KR101323785B1 - Device for measuring 3-dimensional rotation angle and method for measuring 3-dimensional rotation angle - Google Patents

Device for measuring 3-dimensional rotation angle and method for measuring 3-dimensional rotation angle Download PDF

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KR101323785B1
KR101323785B1 KR1020120115062A KR20120115062A KR101323785B1 KR 101323785 B1 KR101323785 B1 KR 101323785B1 KR 1020120115062 A KR1020120115062 A KR 1020120115062A KR 20120115062 A KR20120115062 A KR 20120115062A KR 101323785 B1 KR101323785 B1 KR 101323785B1
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김진오
오세환
최순필
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for measuring the three-dimension rotation angle using are provided to conveniently measure the three-dimension rotation angle of an object by using only an acceleration sensor. CONSTITUTION: An apparatus for measuring the three-dimension rotation angle (1) includes a first acceleration sensor (100), a second acceleration sensor (200), and a rotation angle calculation unit (300). The first acceleration sensor is attached to an object and calculates a first acceleration value by measuring the acceleration of three axes based on a first coordinate axis. The second acceleration sensor is attached to the object and calculates a second acceleration value by measuring the acceleration of three axes based on a second coordinate axis different from the first coordinate axis. The rotation angle calculation unit calculates the rotation angle by using the first and second acceleration values. [Reference numerals] (100) First acceleration sensor; (200) Second acceleration sensor; (300) Rotation angle calculation unit

Description

입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법{Device for measuring 3-Dimensional rotation angle and Method for measuring 3-Dimensional rotation angle}Device for measuring 3-Dimensional rotation angle and Method for measuring 3-Dimensional rotation angle}

본 발명은 공간상에서 움직이는 물체의 동작 추적을 위한 입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가속도 센서를 이용한 입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional rotation angle measuring device and a three-dimensional rotation angle measuring method for tracking the motion of a moving object in space, and more particularly, to a three-dimensional rotation angle measuring apparatus and a three-dimensional rotation angle measuring method using an acceleration sensor. .

동작추적 기술(Motion tracking technologies)은 현대 메카트로닉스 산업 전반에 걸쳐 이용되고 있는 기술로서, 자동화된 운항기기나 이러한 운항기기가 포함하고 있는 항법장치 등에 필수적으로 적용되며, 로봇의 자세제어(Motion control) 시스템 등에도 핵심적으로 적용되는 기술이다. 또한, 동작추적 기술은 이러한 자동화된 장치나 시스템에 뿐만 아니라, 영상 또는 동영상의 3차원적인 처리기술이나, 공간상에서 움직이는 동체 또는 운동체를 신호 교환을 통해 직관적으로 제어하거나 반대로 공간상의 움직임을 시뮬레이션을 통해 영상 내로 투사하는 가상현실(Virtual reality) 또는 증강현실(Augmented reality) 기술 등에도 용이하게 적용될 수 있다.Motion tracking technologies are technologies that are used throughout the modern mechatronics industry and are essential for automated navigation devices or navigational devices included in such navigation devices. It is a core technology applied to the back. In addition, the motion tracking technology is not only applied to such an automated device or system, but also can be used to intuitively control a moving object or moving body in space through signal exchange or to simulate a motion in space through a signal exchange. The present invention may be easily applied to a virtual reality or augmented reality technology for projecting into an image.

동작추적 기술의 구현을 위해서는 공간상의 3차원적인 회전운동을 포함하는 대상체의 운동해석이 필수적인 바, 이러한 3차원적인 회전운동의 해석은 대개 대상체의 3차원적인 입체 회전각을 측정함으로써 달성된다. 종래 입체 회전각의 측정은 회전각 또는 회전각의 시간에 따른 변화량을 직접적으로 측정하는 자이로 센서(Gyro sensor)를 이용하거나, 이러한 자이로 센서와 대상체의 선형 가속도 변화를 측정하는 가속도 센서(Accelerometer)를 종합적, 보완적으로 이용하는 방법을 통해 이루어져 왔다. 대한민국 공개특허 제10-2007-0054469호 등에는 이러한 회전각 측정기술의 일 례가 개시되어 있다.In order to implement the motion tracking technique, motion analysis of an object including a three-dimensional rotational motion in space is essential. The interpretation of the three-dimensional rotational motion is usually achieved by measuring a three-dimensional three-dimensional rotational angle of the object. Conventional three-dimensional rotation angle measurement by using a gyro sensor (gyro sensor) that directly measures the rotational angle or the amount of change over time of the rotation angle, or using an accelerometer (accelerometer) for measuring the linear acceleration change of the gyro sensor and the object. This has been done through comprehensive and complementary methods. Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2007-0054469 discloses an example of such a rotation angle measurement technology.

하지만, 자이로 센서는 가격이 비쌀 뿐 아니라 충격에 약하다는 단점이 있어 산업 현장에서 실제적으로 이를 적용하여 동작추적 기술을 구현하는 것이 여의치 않은 경우가 있다. 자이로 센서를 포함하고 있는 입체 회전각 측정기기 나 동작 추적용 기기들은 가격이 비싸 대부분 널리 사용되지 못하고 있으며, 자이로 센서와 가속도 센서를 조합한 회전각 측정기술 또는 동작 추적기술은 특정 회사에 독점되어 산업 현장에 광범위하게 활용되지 못하고 있는 추세이다.However, since the gyro sensor is not only expensive but also weak in shock, it may not be practical to implement motion tracking technology by applying it in an industrial field. The three-dimensional rotation angle measuring device or motion tracking device including the gyro sensor is expensive and is not widely used, and the rotation angle measuring technology or motion tracking technology combining the gyro sensor and the acceleration sensor is monopolized by a specific company. The trend is not widely used in the field.

또한, 자이로 센서는 오차가 누적되는 기술적 단점이 있으며, 이를 수정하기 위해서는 추가적으로 높은 수준의 기술력이 투입되어야 하는 문제점 역시 가지고 있었다.In addition, the gyro sensor has a technical disadvantage that the error is accumulated, and in order to correct this had a problem that a high level of technical power must be added.

대한민국 등록특허 제 10-2007-0054469호(2007.05.29)Republic of Korea Patent No. 10-2007-0054469 (2007.05.29)

본 발명이 이루고자 하는 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자이로 센서를 포함하지 않는, 가속도 센서를 이용한 입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법을 제공하려는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a three-dimensional rotation angle measuring device and a three-dimensional rotation angle measuring method using an acceleration sensor, which is devised to solve this problem, does not include a gyro sensor.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 의한 입체 회전각 측정장치는, 물체에 부착되며 제1 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제1 가속도값을 산출하는 제1 가속도센서; 상기 물체에 부착되며 상기 제1 좌표축과 다른 제2 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제2 가속도값을 산출하는 제2 가속도센서; 및 상기 제1 가속도값과 상기 제2 가속도값을 이용하여 회전각을 산출하는 회전각 산출부를 포함하되, 상기 회전각 산출부는, 상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [A]라 하고, 상기 제1 가속도값의 1차 측정값인 {a1}과 2차 측정값인 {a1'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B1]이라 하고, 상기 제2 가속도값의 1차 측정값인 {a2}와 2차 측정값인 {a2'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B2]라 할 때, [수학식 1] 과 [수학식2]의 연립방정식, 또는 [수학식 3] 과 [수학식 4]의 연립방정식을 연산하여 상기 회전각을 산출한다.An apparatus for measuring a stereoscopic rotation angle according to the present invention includes: a first acceleration sensor attached to an object and measuring acceleration of three axes based on a first coordinate axis to calculate a first acceleration value; A second acceleration sensor attached to the object and measuring acceleration of three axes based on a second coordinate axis different from the first coordinate axis to calculate a second acceleration value; And a rotation angle calculator configured to calculate a rotation angle using the first acceleration value and the second acceleration value, wherein the rotation angle calculator includes: a transformation defining a conversion relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis; A matrix is called matrix [A], and a transformation matrix defining a conversion relationship between {a1}, which is the first measured value of the first acceleration value, and {a1 '}, which is the second measured value, is called matrix [B1]. When the transformation matrix defining the transformation relationship between the first measured value {a2} of the second acceleration value and the {a2 '} second measured value is referred to as the matrix [B2], [Equation 1] and [Math] The rotation angle is calculated by calculating the simultaneous equations of [Equation 2] or the simultaneous equations of [Equation 3] and [Equation 4].

[수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1}[Equation 1]: {a1 '} = [B1] {a1}

[수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}[Equation 2]: [Inverse of A] {a2 '} = [B1] [Inverse of A] {a2}

[수학식 3]: {a2'}=[B2]{a2}[Equation 3]: {a2 '} = [B2] {a2}

[수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}[Equation 4]: [A] {a1 '} = [B2] [A] {a1}

상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]는 각 성분이 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 오일러 회전변환 행렬이고, 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분은 상기 회전각의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현될 수 있다.The matrix [A], the matrix [B1] and the matrix [B2] are Euler rotation transformation matrices in which each component is represented by a sine function value and a cosine function value, and each of the matrix [B1] and the matrix [B2] The component may be represented by a sine function value and a cosine function value of the rotation angle.

상기 입체 회전각 측정장치는, 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분인 사인 함수 값 및 코사인 함수 값을 각각 변수로 치환하여 상기 [수학식1], 상기 [수학식2], 상기 [수학식 3], 및 상기 [수학식 4]를 선형화할 수 있다.The apparatus for measuring a three-dimensional rotation angle replaces a sine function value and a cosine function value, which are respective components of the matrix [B1] and the matrix [B2], with variables, respectively, to [Equation 1], [Equation 2], Equation 3 and Equation 4 may be linearized.

상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축은 어느 하나의 축을 서로 공유할 수 있다.The first coordinate axis and the second coordinate axis may share any one axis.

본 발명에 의한 입체 회전각 측정방법은, 제1 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제1 가속도값을 산출하는 단계; 상기 제1 좌표축과 다른 제2 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제2 가속도값을 산출하는 단계; 및 상기 제1 가속도값과 상기 제2 가속도값을 이용하여 회전각을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [A]라 하고, 상기 제1 가속도값의 1차 측정값인 {a1}과 2차 측정값인 {a1'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B1]이라 하고, 상기 제2 가속도값의 1차 측정값인 {a2}과 2차 측정값인 {a2'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B2]라 할 때, [수학식 1] 과 [수학식2]의 연립방정식, 또는 [수학식 3] 과 [수학식 4]의 연립방정식을 연산하여 상기 회전각을 산출한다.The three-dimensional rotation angle measuring method according to the present invention includes the steps of calculating the first acceleration value by measuring the acceleration of the three axes with respect to the first coordinate axis; Calculating a second acceleration value by measuring acceleration of three axes based on a second coordinate axis different from the first coordinate axis; And calculating a rotation angle using the first acceleration value and the second acceleration value, wherein a transformation matrix defining a transformation relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis is referred to as a matrix [A]. And a transformation matrix defining a transformation relationship between the first measured value {a1} of the first acceleration value and the {a1 '} second measured value is called a matrix [B1], and the first order of the second acceleration value When the transformation matrix defining the transformation relationship between the measured value {a2} and the second measured value {a2 '} is called the matrix [B2], the system of equations [1] and [2], or The rotation angle is calculated by calculating the simultaneous equations of [Equation 3] and [Equation 4].

[수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1}[Equation 1]: {a1 '} = [B1] {a1}

[수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}[Equation 2]: [Inverse of A] {a2 '} = [B1] [Inverse of A] {a2}

[수학식 3]: {a2'}=[B2]{a2}[Equation 3]: {a2 '} = [B2] {a2}

[수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}[Equation 4]: [A] {a1 '} = [B2] [A] {a1}

상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]는 각 성분이 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 오일러 회전변환 행렬이고, 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분은 상기 회전각의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현될 수 있다.The matrix [A], the matrix [B1] and the matrix [B2] are Euler rotation transformation matrices in which each component is represented by a sine function value and a cosine function value, and each of the matrix [B1] and the matrix [B2] The component may be represented by a sine function value and a cosine function value of the rotation angle.

상기 입체 회전각 측정방법은, 상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분인 사인 함수 값 및 코사인 함수 값을 각각 변수로 치환하여 상기 [수학식 1], 상기 [수학식 2], 상기 [수학식 3], 및 상기 [수학식 4]를 선형화할 수 있다.The three-dimensional rotation angle measuring method may be performed by substituting a sine function value and a cosine function value, which are the components of the matrix [A], the matrix [B1], and the matrix [B2], respectively, into the variables [Equation 1], Equation 2, Equation 3, and Equation 4 may be linearized.

상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축은 어느 하나의 축을 서로 공유할 수 있다.The first coordinate axis and the second coordinate axis may share any one axis.

본 발명에 의한 입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법은, 가속도 센서만을 이용하여 물체의 3차원 입체 회전각을 편리하게 측정할 수 있는 장점이 있으며, 자이로 센서를 포함하지 않으므로 상대적으로 적은 비용으로도 동작추적 기술을 구현할 수 있는 효과가 있다.The three-dimensional rotation angle measuring device and the three-dimensional rotation angle measuring method according to the present invention has the advantage that it is convenient to measure the three-dimensional three-dimensional rotation angle of the object using only the acceleration sensor, and does not include a gyro sensor, relatively low cost In addition, there is an effect that can implement the motion tracking technology.

또한, 가속도 센서만을 이용하므로 시스템 구성이 간편하며, 이로 인해 다양한 산업 분야에 광범위하게 적용 가능한 장점 역시 가지고 있다.In addition, only the acceleration sensor is used, which makes the system easy to configure, which also has the advantage of being widely applicable to various industrial fields.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 입체 회전각 측정장치를 제1 좌표축 및 제2 좌표축과 함께 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 제1 좌표축 또는 제2 좌표축의 회전과 입체 회전각의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 제1 좌표축 및 제2 좌표축 사이의 변환관계를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정방법을 도시한 순서도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of a three-dimensional rotation angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating the stereoscopic rotation angle measuring device of FIG. 1 together with a first coordinate axis and a second coordinate axis.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a rotation of a first coordinate axis or a second coordinate axis of FIG. 2 and a stereoscopic rotation angle.
4A and 4B are conceptual views illustrating a transformation relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis of FIG. 2.
5 is a flowchart illustrating a three-dimensional rotation angle measuring method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정장치 및 입체 회전각 측정방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a stereoscopic rotation angle measuring device and a stereoscopic rotation angle measuring method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정장치(1)는 공간상에서 움직임을 갖는 특정 물체 즉, 동체(Moving body) 또는 동작 추적의 대상이 되는 대상체(Object)에 부착되는 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)와, 이러한 가속도센서로부터 측정된 서로 다른 가속도값을 이용하여 물체의 회전각을 산출하는 회전각 산출부(300)를 포함한다.First, referring to FIGS. 1 and 2, the stereoscopic rotation angle measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a specific object having a motion in space, that is, a moving body or an object to be tracked. Rotation angle calculation unit 300 for calculating the rotation angle of the object by using the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 attached to the object and the different acceleration values measured from the acceleration sensor. It includes.

이 때, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 가속도값의 측정이 이루어지는 기준 좌표축이 각각 서로 다른 방향으로 배향(Orientation)되어, 물체(Ob)의 동일한 회전에 의해 나타나는 순간적인 가속도 값 및 그 변화된 값을 각각 서로 다른 기준으로 산출하게 된다. 회전각 산출부(300)는 이와 같이 산출된 가속도값의 데이터를 이용하여 회전시의 물리량 변화 관계를 나타내는 산식을 연산함으로써, 동체의 회전각을 간편하게 측정할 수 있는 것이다. 회전각 산출부(300)가 회전각을 확정적으로 산출하기 위한 데이터는 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)로부터 모두 제공된다.In this case, as illustrated in FIG. 2, the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 are orientated in different directions with respect to the reference coordinate axis where the acceleration value is measured. The instantaneous acceleration value and the changed value indicated by the same rotation of are calculated based on different criteria. The rotation angle calculation unit 300 can easily measure the rotation angle of the body by calculating a formula representing the relationship between changes in physical quantities at the time of rotation using the data of the acceleration values calculated in this way. Data for deciding the rotation angle deterministically by the rotation angle calculator 300 is provided from both the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200.

따라서, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200) 외에 예를 들어, 동체의 회전각에 대한 데이터를 직접 감지하는 자이로 센서(Gyro sensor) 등과 같은 별도의 측정장치가 필요치 않으며, 제1 가속도센서(100), 제2 가속도센서(200) 및 회전각 산출부(300)를 포함하는 간편한 구성만으로 효과적인 입체 회전각 측정장치(1)를 구현할 수 있는 것이다. 이로써, 산업 현장에서도 저렴한 비용으로 동작추적 기술을 사용할 수 있으며, 간편한 구성으로 인해 동작추적 기술이 광범위한 분야에 적용될 수 있다. 이하, 이러한 특징을 갖는 입체 회전각 측정장치(1)의 각 구성부와 그 작용에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Therefore, in addition to the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200, for example, a separate measuring device such as a gyro sensor (Gyro sensor) that directly detects data on the rotation angle of the body is not required. It is possible to implement an effective three-dimensional rotation angle measuring device 1 by a simple configuration including the first acceleration sensor 100, the second acceleration sensor 200 and the rotation angle calculation unit 300. As a result, the operation tracking technology can be used at low cost even in the industrial field, and the operation tracking technology can be applied to a wide range of fields due to the simple configuration. Hereinafter, each component of the three-dimensional rotation angle measuring device 1 having such a feature and its operation will be described in more detail.

먼저, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 질점의 변화를 전기신호로 취득하여 물체(Ob)의 움직임에 의한 순간 가속도 값을 측정하는 것으로서, 예를 들어, 압전소자(Piezoelectric material)나 Mems(Micro electro mechanical system) 등을 포함하는 것일 수 있다. 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 물체(Ob)의 서로 다른 위치에 부착되고 각각 서로 다른 좌표축을 기준으로 가속도 값을 측정한다.First, the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 acquires a change in material quality as an electrical signal and measures an instantaneous acceleration value due to the movement of the object Ob, for example, a piezoelectric element ( Piezoelectric material) or Mems (Micro electro mechanical system) may be included. The first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 are attached to different positions of the object Ob and measure acceleration values based on different coordinate axes, respectively.

이 때, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)가 측정하는 가속도는 각각의 기준 좌표축 즉, 제1 가속도센서(100)의 가속도값 측정기준이 되는 제1 좌표축(도 2의 X1, Y1, Z1의 쌍 참조) 및 제2 가속도센서(200)의 가속도값 측정기준이 되는 제2 좌표축(도 2의 X2, Y2, Z2 쌍 참조) 으로부터 측정된 선형 가속도(Linear acceleration) 값이며, 회전운동을 직접적으로 나타내는 각 가속도(Angular acceleration) 값이 아니다. 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 각각 제1 좌표축 및 제2 좌표축을 기준으로 3축의 가속도 성분을 측정하고, 이를 통해 가속도값을 각 기준 좌표축에 대한 벡터 형식으로 산출하는 3축 가속도센서로 이루어질 수 있다.In this case, the acceleration measured by the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 is a reference coordinate axis, that is, a first coordinate axis that is an acceleration value measurement reference of the first acceleration sensor 100 (see FIG. 2). Linear acceleration value measured from a second coordinate axis (see X2, Y2, Z2 pair of FIG. 2), which is the reference value of the acceleration value of the second acceleration sensor 200, and the X1, Y1, Z1 pair reference. However, this is not an angular acceleration value that directly represents rotational motion. The first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 measure acceleration components of three axes based on the first coordinate axis and the second coordinate axis, respectively, and calculate acceleration values in a vector format for each reference coordinate axis. It can consist of a three-axis acceleration sensor.

제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 구체적으로, 물체(Ob)의 양 면에 도 2에 도시된 바와 같이 대칭된 형태로 부착되어 제1 좌표축과 제2 좌표축 각각의 3축 중 어느 한 축, 바람직하게는 제1 좌표축의 Z1 축과 제2 좌표축의 Z2 축이 동일선상에 놓여 서로 공유되도록 할 수 있다. 이 때, 축 Z1과 축 Z2는 서로 반대방향을 향한다.In detail, the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 may be attached to both surfaces of the object Ob in a symmetrical form, as shown in FIG. Any one of the axes, preferably the Z1 axis of the first coordinate axis and the Z2 axis of the second coordinate axis, may lie on the same line and be shared with each other. At this time, the axis Z1 and the axis Z2 face in opposite directions to each other.

이러한 배치를 통해 물체(Ob)에 부착된 제1 가속도센서(100)와 제2 가속도센서(200) 사이의 위치 차이를 최소화하면서도 제1 좌표축과 제2 좌표축이 서로 동일한 방향으로 배향되지 않도록 할 수 있는 것이다. 또한, 제1 좌표축과 제2 좌표축이 어느 한 축을 서로 공유하게 됨으로써 제1 좌표축과 제2 좌표축 사이의 변환관계를 나타내는 산식이 좀 더 간단한 형태로 나타나게 되는 이점을 가질 수 있다.Through this arrangement, the first coordinate axis and the second coordinate axis may not be oriented in the same direction while minimizing the positional difference between the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 attached to the object Ob. It is. In addition, since the first coordinate axis and the second coordinate axis share one axis with each other, an expression representing a conversion relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis may be displayed in a simpler form.

이 때, 제1 좌표축과 제2 좌표축은 도시된 바와 같이 거울상 대칭관계가 아니며, 적절한 회전을 통해 X1과 X2, Y1와 Y2, 및 Z1과 Z2가 각각 완전히 중첩 가능한 회전 대칭관계에 있게 된다. At this time, the first coordinate axis and the second coordinate axis are not mirror-symmetrical as shown, and through proper rotation, X1 and X2, Y1 and Y2, and Z1 and Z2 are in a rotationally symmetrical relationship that can be completely overlapped, respectively.

물체(Ob)는 동작을 추적하기 위한 대상체 자체이거나, 대상체와 결합되어 대상체와 함께 움직이는 것일 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 동작 추적 대상이 되는 대상체에 직접 부착될 수 있으나 그러한 경우로 한정될 것은 아니며, 추적 대상과 별도로 형성된 물체(Ob)에 부착된 후 물체(Ob)와 함께 대상체에 고정될 수도 있는 것이다. 이를 통해 대상체 및 물체(Ob)의 움직임에 의한 가속도 변화를 면밀히 측정할 수 있다. The object Ob may be the object itself for tracking the motion, or may be combined with the object and move with the object. In other words, the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 may be directly attached to the object to be tracked, but are not limited thereto, and are attached to the object Ob formed separately from the tracked object. After that, it may be fixed to the object together with the object Ob. Through this, the acceleration change due to the movement of the object and the object Ob may be closely measured.

물체(Ob)는 예를 들어, 특정 형태의 회로가 인쇄된 PCB(Printed Circuit Board) 기판 등일 수 있으며, 다양한 고정방식을 활용하여 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)와 함께 추적 대상인 대상체에 고정될 수 있다. 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)는 이러한 기판에 결합되어 전기적으로 결선됨으로써 상호간에 신호를 교환하거나 대상체 및 물체(Ob)의 회전에 따라 산출된 가속도값을 회전각 산출부(300)로 용이하게 전달할 수 있다.The object Ob may be, for example, a printed circuit board (PCB) substrate on which a specific type of circuit is printed, and together with the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 using various fixing methods. It may be fixed to the subject to be tracked. The first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 are coupled to such a substrate and electrically connected to each other, thereby exchanging signals with each other or calculating acceleration values calculated according to rotation of the object and the object Ob. It can be easily delivered to 300.

회전각 산출부(300)는 제1 가속도센서(100)로부터 산출된 제1 가속도값 및 제2 가속도센서(200)로부터 산출된 제2 가속도값을 이용하여 회전각을 산출한다. 회전각 산출부(300)는 예를 들어, 하나 또는 병렬 연결된 복수의 마이크로 프로세서 등으로 이루어질 수 있으며, 전술한 PCB 기판 등의 일 측에 부착되어 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)를 포함하는 하나의 회로를 구성할 수 있다. The rotation angle calculator 300 calculates the rotation angle by using the first acceleration value calculated from the first acceleration sensor 100 and the second acceleration value calculated from the second acceleration sensor 200. The rotation angle calculator 300 may be formed of, for example, one or a plurality of microprocessors connected in parallel. The rotation angle calculator 300 may be attached to one side of the PCB substrate, for example, the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor ( One circuit including 200 may be configured.

따라서, 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)로부터 산출된 제1 가속도값 및 제2 가속도값이 회전각 산출부(300)로 용이하게 전달된다. 하지만, 회전각 산출부(300)와 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200) 서로간의 연결방식이 이와 같이 PCB기판을 이용하는 방식으로 한정될 필요는 없다. 제1, 제2 가속도센서(100, 200)와 회전각 산출부(300)는 유선 또는 무선으로 신호전달이 가능한 다양한 방식의 연결방법을 활용하여 용이하게 서로 연결될 수 있다. Therefore, the first acceleration value and the second acceleration value calculated from the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200 are easily transmitted to the rotation angle calculator 300. However, the connection method between the rotation angle calculator 300, the first acceleration sensor 100, and the second acceleration sensor 200 does not need to be limited to the method using the PCB. The first and second acceleration sensors 100 and 200 and the rotation angle calculator 300 may be easily connected to each other by using various connection methods capable of transmitting signals by wire or wirelessly.

특히, 제1, 제2 가속도센서(100, 200)와 회전각 산출부(300)가 원격 통신방법을 활용하여 연결된 경우, 회전각 산출부(300)는 물체(Ob)에 부착되거나 고정되어 함께 움직일 필요가 없으며, 물체(Ob) 주변에 배치된 출력(Output) 장비 등과 함께 설치되어 원격으로 가속도값의 데이터를 전달받을 수 있다. 따라서 물체(Ob)를 가볍게 하여 정상적으로 물체(Ob)의 운동을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 회전각 산출부(300)를 연산용량이 큰 외부 시스템 등과 연결하여 회전각 산출 및 출력 프로세스가 더욱 신속히 이루어지도록 할 수도 있다.In particular, when the first and second acceleration sensors 100 and 200 and the rotation angle calculator 300 are connected by using a remote communication method, the rotation angle calculator 300 is attached to or fixed to the object Ob. There is no need to move, it is installed with the output equipment disposed around the object (Ob) and can receive data of the acceleration value remotely. Therefore, by lightening the object Ob, it is possible not only to induce the movement of the object Ob normally, but also by connecting the rotation angle calculator 300 to an external system having a large computing capacity, thereby making the rotation angle calculation and output process more quickly. You can also lose.

회전각 산출부(300)는 제1 가속도값 및 제2 가속도값을 입력 받아 물체(Ob)의 입체 회전각을 산출한다. 물체(Ob)는 회전에 의해 운동상태가 변화하게 되므로, 이에 대응하여 제1 가속도값이 시차를 두고 1차 및 2차 측정값으로 변화하며, 제2 가속도값 역시 같은 시차를 두고 1차 및 2차 측정값으로 변화한다. 회전각 산출부(300)는 제1 가속도값 및 제2 가속도값 각각의 1차 및 2차 측정값간의 변환관계를 역으로 연산하여 물체(Ob)의 회전각을 편리하게 산출하는 것이다. The rotation angle calculator 300 receives the first acceleration value and the second acceleration value to calculate a stereoscopic rotation angle of the object Ob. Since the object Ob changes in motion due to rotation, the first acceleration value changes into primary and secondary measurement values with a parallax, and the second acceleration value also has a primary parallax and a second parallax with the same parallax. Change to the difference measurement. The rotation angle calculator 300 conveniently calculates the rotation angle of the object Ob by calculating a reverse relationship between the first and second measured values of each of the first and second acceleration values.

회전각을 연산하기 위해, 회전각 산출부(300)는 제1 가속도값의 1차 측정값 {a1}과 2차 측정값 {a1'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬 [B1]과, 제2 가속도값의 1차 측정값 {a2}와 2차 측정값 {a2'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬 [B2], 및 가속도값의 기준 좌표축인 제1 좌표축과 제2 좌표축 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬 [A]와 [A의역행렬]의 정보를 포함한다. 이를 통해 아래와 같이 적어도 4개의 수학식을 도출할 수 있다.In order to calculate the rotation angle, the rotation angle calculation unit 300 includes a transformation matrix [B1] defining a conversion relationship between the first measurement value {a1} and the second measurement value {a1 '} of the first acceleration value, A transformation matrix [B2] defining a transformation relationship between the first measured value {a2} and the second measured value {a2 '} of the second acceleration value, and between the first coordinate axis and the second coordinate axis, which are reference coordinate axes of the acceleration value. Contains information about the transformation matrices [A] and [inverse of A] that define the transformation relationship. Through this, at least four equations can be derived as follows.

[수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1}[Equation 1]: {a1 '} = [B1] {a1}

[수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}[Equation 2]: [Inverse of A] {a2 '} = [B1] [Inverse of A] {a2}

[수학식 3]: {a2'}=[B2]{a2}[Equation 3]: {a2 '} = [B2] {a2}

[수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}[Equation 4]: [A] {a1 '} = [B2] [A] {a1}

이 때, 행렬 [A], 행렬 [B1], 및 행렬 [B2]는 모두 각 성분이 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 오일러 회전 변환행렬(Euler rotation matrix)이고, 특히, 행렬 [B1] 및 행렬[B2]는 물체(Ob)의 회전을 정의하는 회전각의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값이 그 성분으로 표현된다. 회전각은 연산 전에는 아직 그 값이 특정되지 않은 미지수이나, 행렬[A]는 제1 가속도센서(100) 및 제2 가속도센서(200)의 부착상태나 배치상태에 따라 그 성분 값이 모두 주어지는 것으로써, 연산전에 그 수치가 미리 입력된다.In this case, the matrix [A], the matrix [B1], and the matrix [B2] are all Euler rotation matrices in which each component is represented by a sine function value and a cosine function value, and in particular, the matrix [B1] And the matrix [B2] is expressed by its sine and cosine function values of the rotation angle defining the rotation of the object Ob. The rotation angle is an unknown value whose value is not specified before the calculation, but the matrix [A] is given both of its component values depending on the attachment state or arrangement state of the first acceleration sensor 100 and the second acceleration sensor 200. The value is pre-populated before the operation.

위의 수학식 중에서 [수학식 1]과 [수학식 2]는, 제1 가속도값의 1차 및 2차 측정값 사이의 변환관계와, 제2 가속도값의 1차 및 2차 측정값 사이의 변환관계를 모두 제1 좌표축을 기준으로 표현한 것이며, [수학식 3]과 [수학식 4]는 제1 가속도값의 1차 및 2차 측정값 사이의 변환관계와, 제2 가속도값의 1차 및 2차 측정값 사이의 변환관계를 모두 제2 좌표축을 기준으로 표현한 것이다. 따라서, [수학식 1] 및 [수학식 2]를 서로 연립하거나 [수학식 3] 및 [수학식 4]를 서로 연립하여 각각 서로 다른 좌표축을 기준으로 성립하는 연립방정식을 얻을 수 있으며, 각각의 연립방정식 중 어느 하나를 연산함으로써 변환행렬[B1] 또는 변환행렬[B2]의 성분을 구하고 그에 대응하는 회전각의 세트를 산출할 수 있는 것이다. In the above equations, [Equation 1] and [Equation 2], the conversion relationship between the first and second measured value of the first acceleration value and the first and second measured value of the second acceleration value Equation 3 and Equation 4 represent the transformation relationship between the first and second measured values of the first acceleration value and the first order of the second acceleration value. And all the transformation relationships between the secondary measurement values based on the second coordinate axis. Accordingly, simultaneous equations in which [Equation 1] and [Equation 2] are linked to each other or [Equation 3] and [Equation 4] are linked to each other can be obtained based on different coordinate axes. By calculating any one of the simultaneous equations, the components of the transformation matrix [B1] or the transformation matrix [B2] can be obtained and the corresponding set of rotation angles can be calculated.

이 때, 변환행렬[B1]으로부터 구해진 회전각의 세트와, 변환행렬[B2]로부터 구해진 회전각의 세트는 서로 다른 좌표축을 기준으로 한 것이므로 각각 다른 값을 가진다. 하지만, 이는 하나의 회전운동이 서로 다른 좌표축을 기준으로 표현된 것일 뿐 물체(Ob)의 회전상태를 동등하게 나타내는 것이며, 따라서, 둘 중 어느 하나만을 취하여도 물체(Ob)의 자세나 움직임, 회전상태 등을 추적하는 데 아무런 문제가 없다. 즉, 회전각 산출부(300)는 회전각을 산출하기 위해 [수학식 1]과 [수학식 2]를 연립하여 얻어진 연립방정식 및 [수학식 3]과 [수학식 4]를 연립하여 얻어진 연립방정식 중 어느 하나만을 연산하는 것으로 충분하며, 얻을 수 있는 연립방정식 모두를 연산할 필요가 없는 것이다. 이로 인해 회전각이 간편하게 산출될 수 있다.At this time, the set of rotation angles obtained from the transformation matrix [B1] and the set of rotation angles obtained from the transformation matrix [B2] are based on different coordinate axes, and thus have different values. However, this indicates that the rotational motion of the object Ob is equally represented because only one rotational motion is expressed with respect to different coordinate axes, and therefore, the attitude, movement, and rotation of the object Obb can be obtained by taking only one of them. There is no problem in tracking status etc. That is, the rotation angle calculation unit 300 is a system obtained by combining [Equation 1] and [Equation 2] and the system obtained by combining [Equation 3] and [Equation 4] in order to calculate the rotation angle. It is sufficient to compute only one of the equations, and it is not necessary to compute all of the system equations that can be obtained. This allows the rotation angle to be calculated simply.

이하, 회전각 및 회전각의 연산과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the rotation angle and the rotation angle will be described in more detail.

도 3은 도 2의 제1 좌표축 또는 제2 좌표축의 회전과 입체 회전각의 관계를 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 제1 좌표축 및 제2 좌표축 사이의 변환관계를 도시한 개념도이다.3 is a diagram illustrating a relationship between a rotation of a first coordinate axis or a second coordinate axis of FIG. 2 and a stereoscopic rotation angle, and FIGS. 4A and 4B are conceptual views illustrating a transformation relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis of FIG. 2. to be.

도 3을 참조하면, 이와 같은 연산과정을 통해 얻어진 회전각(θ1, θ2, θ3)의 세트는 공간상의 회전운동을 정의하는 것으로서, 좌표축 간의 관계에 따라 적어도 3개의 성분을 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the set of rotation angles θ1, θ2, and θ3 obtained through such a calculation process defines a rotational motion in space, and may have at least three components according to the relationship between coordinate axes.

공간상의 회전은 기준 좌표축의 회전변환 및 그의 역변환으로 나타낼 수 있으며, 이는 오일러 회전변환(Euler rotational transform)으로 알려져 있다. 이에 대해 간단히 설명하면, 우선, 회전 시작전 초기상태에서 기준 좌표축은 도면상의 X, Y, 및 Z 축 방향으로 배향(Orientation)된다. 이러한 상태에서 일차적으로 Z 축을 회전중심으로 하여 θ1만큼의 회전각을 정의할 수 있다. 회전각 θ1은 Z 축과 수직인 평면(도면상의 P1 참조) 위에 놓인다.The rotation in space can be represented by the rotational transformation of the reference coordinate axis and its inverse transformation, which is known as Euler rotational transform. Briefly described, first, the reference coordinate axis is oriented in the X, Y, and Z axis directions in the drawing before the start of rotation. In this state, the rotation angle of θ1 can be defined primarily with the Z axis as the rotation center. The angle of rotation θ1 lies on a plane perpendicular to the Z axis (see P1 in the drawing).

θ1만큼의 회전이 이루어지고 나면, X축은 직선(도면상의 N 참조)과 나란히 놓여 중첩된다. 이와 같은 상태에서 직선 N을 회전중심으로 하여 다시 θ2만큼의 회전각을 정의할 수 있다. 회전각 θ2로 인해 축 Z 및 평면 P1은 각각 축 Z' 및 평면 P2로 옮겨진다. 도면에 따로 도시되지 않았지만, 회전각 θ2는 평면 P1과 수직인 평면 위에 놓인다.After the rotation by [theta] 1 is made, the X-axis overlaps with the straight line (see N on the drawing). In this state, the rotation angle by θ2 can be defined again using the straight line N as the rotation center. The rotation angle θ2 causes the axis Z and the plane P1 to move to the axis Z 'and the plane P2, respectively. Although not shown separately in the figure, the rotation angle θ2 lies on a plane perpendicular to the plane P1.

θ1 및 θ2만큼 차례로 회전된 상태에서, 변환된 Z'축을 회전중심으로 하여 마지막으로 회전각 θ3를 정의할 수 있다. 회전각 θ3는 Z'축과 수직인 변환된 평면 P2위에 놓인다.In the state of being rotated by θ1 and θ2 in turn, the rotation angle θ3 can be defined by using the converted Z 'axis as the center of rotation. The rotation angle θ3 lies on the transformed plane P2 perpendicular to the Z 'axis.

이와 같이, 공간상에서 서로 다른 방향으로 정의되는 3개의 성분을 갖는 회전각 세트가 정의될 수 있으며, 이로 인해 회전운동을 온전히 나타낼 수 있는 것이다. In this way, a rotation angle set having three components defined in different directions in space can be defined, thereby fully representing the rotational motion.

제1 가속도센서(도 2의 100 참조) 및 제2 가속도센서(도 2의 200 참조)가 물체(도 2의 Ob참조)에 부착되어 물체(Ob)와 함께 회전할 때, 제1 가속도센서(100)로부터 측정된 제1 가속도값이 1차 및 2차 측정값으로 변화하는 변환관계와, 제2 가속도센서(200)로부터 측정된 제2 가속도값이 역시 1차 및 2차 측정값으로 변화하는 변환관계는, 이러한 좌표축 변환의 역변환 관계 즉, 제1 좌표축 또는 제2 좌표축이 고정된 상태에서 각각의 가속도값 벡터가 회전각의 세트를 따라 역으로 변화하는 관계로 표현할 수 있다. 이러한 회전각 세트의 데이터는 전술한 바와 같이 회전변환 행렬[B1] 및 행렬[B2]의 성분에 포함된 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 나타난다. When the first acceleration sensor (see 100 in FIG. 2) and the second acceleration sensor (see 200 in FIG. 2) are attached to the object (see Ob in FIG. 2) and rotate together with the object Ob, the first acceleration sensor ( The conversion relationship in which the first acceleration value measured from 100 is changed into the first and second measured values, and the second acceleration value measured from the second acceleration sensor 200 are also changed into the first and second measured values. The transformation relationship may be expressed as an inverse transformation relationship of the coordinate axis transformation, that is, a relationship in which each acceleration value vector changes inversely along a set of rotation angles while the first coordinate axis or the second coordinate axis is fixed. The data of the rotation angle set is represented by the sine function value and the cosine function value included in the components of the rotation transformation matrix [B1] and the matrix [B2] as described above.

[수학식 5]:[Equation 5]:

Figure 112012084145841-pat00001
Figure 112012084145841-pat00001

[수학식 5]는 제1 좌표축의 회전변환을 나타내는 행렬[B1]을 구체적으로 나타낸 것이다. 행렬[B2]의 경우 역시 그 회전각의 값이 다를 뿐 이와 완전히 동일한 형식의 행렬로 표현할 수 있다. [Equation 5] specifically illustrates a matrix [B1] representing the rotation transformation of the first coordinate axis. In the case of the matrix [B2], the rotation angle can be expressed in a matrix of exactly the same type except that the rotation angle is different.

한편, 제1 가속도값의 1차 측정값 {a1} 및 2차 측정값 {a1'}는 [수학식 6]과 같이 각각 3축 성분(a1x, a1y, a1z 및 a1x', a1y', a1z')을 갖는 열 벡터(column vector)로 표시할 수 있다.Meanwhile, the first measured value {a1} and the second measured value {a1 '} of the first acceleration value are triaxial components a1x, a1y, a1z and a1x', a1y ', and a1z', respectively, as shown in [Equation 6]. It can be expressed as a column vector with).

[수학식 6]:Equation 6:

Figure 112012084145841-pat00002
Figure 112012084145841-pat00002

제1 가속도값의 1차 측정값 {a1} 및 2차 측정값 {a1'}의 값은 수치화되어 주어지는 것이므로 전술한 [수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1} 은 회전각 θ1, θ2, 및 θ3를 변수로 포함하는 3개의 연립방정식으로 환원된다. 따라서 이를 연산하여 θ1, θ2, 및 θ3로 구성된 회전각의 세트를 구할 수 있다. Since the values of the first measured value {a1} and the second measured value {a1 '} of the first acceleration value are numerically given, Equation 1 described above: {a1'} = [B1] {a1} is a rotation angle. It is reduced to three simultaneous equations containing θ1, θ2, and θ3 as variables. Therefore, it can be calculated to obtain a set of rotation angles composed of θ1, θ2, and θ3.

하지만, 실제 연산과정에서 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 복잡하게 표현된 변환행렬 [B1]의 성분들로 인해 연산속도가 저하되거나 연산 프로세스가 중지되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 변환행렬 [B1]에 나타난 회전각 θ1, θ2, 및 θ3의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값 각각을 단일 변수로 치환하여 [수학식 1]을 [수학식 7]과 같이 방정식 내에 사인 함수 값 또는 코사인 함수 값이 직접 포함되지 않도록 '선형화'할 수 있다.However, due to the components of the transformation matrix [B1] which are complicatedly expressed as the sine function value and the cosine function value in the actual operation process, the operation speed may decrease or the operation process may be stopped. In order to solve this problem, the sine function and the cosine function of the rotation angles θ1, θ2, and θ3 shown in the transformation matrix [B1] are replaced with a single variable so that [Equation 1] is expressed as [Equation 7]. It can be 'linearized' so that no sine or cosine function value is directly included in the equation.

[수학식 7]:Equation 7:

Figure 112012084145841-pat00003
Figure 112012084145841-pat00003

이 때, c1~c3 및 s1~s3는 모두 독립된 변수로서 c1=cosθ1, c2=cosθ2, c3=cosθ3 이며 s1=sinθ1, s2=sinθ2, s3=sinθ3 이다. 그러나 [수학식 7]로부터 얻어지는 연립방정식의 개수는 3개이므로 이로부터 변수 c1~c3 및 변수 s1~s3의 값을 모두 구할 수 없다. 따라서, 도 4a 및 도 4b의 변환관계를 이용하여 변환행렬[B1]에 대한 행렬 곱인 [수학식 8]을 하나 더 얻는다. In this case, c1 to c3 and s1 to s3 are independent variables, and c1 = cosθ1, c2 = cosθ2, c3 = cosθ3, s1 = sinθ1, s2 = sinθ2, and s3 = sinθ3. However, since the number of simultaneous equations obtained from Equation 7 is three, the values of the variables c1 to c3 and the variables s1 to s3 cannot be obtained therefrom. Therefore, using the transformation relations of FIGS. 4A and 4B, one more [Equation 8], which is a matrix product of the transformation matrix B1, is obtained.

[수학식 8]:Equation 8:

Figure 112012084145841-pat00004
Figure 112012084145841-pat00004

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 좌표축 및 제2 좌표축 역시 서로간의 변환관계를 오일러 회전 변환식으로써 정의할 수 있음은 전술한 바와 같다. 변환행렬 행렬[A]는 이러한 서로 다른 좌표축 사이의 관계를 정의하는 행렬이며 따라서, 각각의 좌표축을 기준으로 측정된 가속도값의 1차 및 2차 측정값들은 도 4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 행렬[A] 및 행렬[A의역행렬]을 통해 다른 좌표축을 기준으로 한 측정값으로 변환될 수 있다. 4A and 4B, as described above, the first coordinate axis and the second coordinate axis may also be defined as Euler rotation transformation equations. The transformation matrix [A] is a matrix defining the relationship between these different coordinate axes, and thus the first and second measurement values of the acceleration values measured with respect to each coordinate axis are shown in FIGS. 4A and 4B. The matrix [A] and the matrix [inverse of A] can be converted into measurements based on different coordinate axes.

구체적으로, 제1 좌표축을 기준으로 측정된 제1 가속도값의 1차 측정값 {a1}은 변환행렬 [A]를 통해 이에 대응하는 제2 좌표축을 기준으로 한 측정값 [A]{a1}으로 변환되며, 제1 좌표축을 기준으로 측정된 제1 가속도값의 2차 측정값 {a1'}는 변환행렬 [A]를 통해 이에 대응하는 제2 좌표축을 기준으로 한 측정값 [A]{a1'}로 변환된다. 변환된 측정값 [A]{a1} 및 [A]{a1'}는 동일한 회전을 제1 좌표축을 기준으로 표현한 것이므로, 전술한 [수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}가 도출된다. Specifically, the first measured value {a1} of the first acceleration value measured based on the first coordinate axis is measured value [A] {a1} based on the second coordinate axis corresponding thereto through the transformation matrix [A]. The second measured value {a1 '} of the first acceleration value measured on the basis of the first coordinate axis is converted to the measured value [A] {a1' on the corresponding second coordinate axis through the transformation matrix [A]. Is converted to}. Since the converted measured values [A] {a1} and [A] {a1 '} represent the same rotation with respect to the first coordinate axis, Equation 4 described above: [A] {a1'} = [B2] [A] {a1} is derived.

또한, 제2 좌표축을 기준으로 측정된 제2 가속도값의 1차 측정값 {a2}는 변환행렬 [A의역행렬]을 통해 이에 대응하는 제1 좌표축을 기준으로 한 측정값 [A의역행렬]{a2}로 변환되며, 제2 좌표축을 기준으로 측정된 제2 가속도값의 2차 측정값 {a2'}는 변환행렬 [A의역행렬]을 통해 이에 대응하는 제2 좌표축을 기준으로 한 측정값 [A의역행렬]{a2'}로 변환된다. 변환된 측정값 [A의역행렬]{a2} 및 [A의역행렬]{a2'} 역시 동일한 회전을 제2 좌표축을 기준으로 표현한 것이므로, 전술한 [수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}가 도출된다. Further, the first measured value {a2} of the second acceleration value measured based on the second coordinate axis is measured based on the first coordinate axis corresponding thereto through the transformation matrix [inverse matrix of A] [inverse matrix of A] { the second measured value {a2 '} of the second acceleration value measured based on the second coordinate axis is converted to the measured value based on the second coordinate axis corresponding thereto through the transformation matrix [inverse matrix A]. Inverse of A] {a2 '}. Since the measured measurements [inverse matrix of A] {a2} and [inverse matrix of A] {a2 '} also represent the same rotation with respect to the second coordinate axis, Equation 2 described above: [inverse matrix of A] {a2 '} = [B1] [inverse matrix of A] {a2} is derived.

[수학식 8]은 [수학식 2]를 구체적으로 표현한 것으로서, 이로부터 3개의 연립방정식을 더 얻을 수 있는 것이다. 따라서, 최종적으로 [수학식 7] 및 [수학식 8]로부터 얻어진 총 6개의 연립방정식을 연산하여 6개의 변수인 c1~c3 및 s1~s3의 값을 구할 수 있는 것이다. 이와 같이 하여 회전각을 용이하게 산출할 수 있다.[Equation 8] is a concrete expression of [Equation 2], three more equations can be obtained from it. Accordingly, six simultaneous equations obtained from Equations 7 and 8 can be calculated to obtain the values of six variables c1 to c3 and s1 to s3. In this way, the rotation angle can be easily calculated.

한편, 산출된 회전각은 특정 변환식을 이용하여 예를 들어, roll각, pitch각, yaw 각의 세트로 표현되는 또 다른 종류의 입체 회전각으로 변환된 후 출력될 수 있다. 이 때, 본 명세서 상의 입체 회전각 세트 θ1, θ2, 및 θ3 와 roll각, pitch각, yaw 각의 세트 사이에는 서로 일치하지 않는 여분의 회전 성분이 포함될 수 있으므로, 이를 변환하기 위한 변환식은 이와 같은 여분의 회전성분을 보상하기 위한 변환행렬의 식을 조합하여 얻을 수 있다. 구체적으로 이는 하기 수학식 [수학식 9]와 같이 간단한 형태로 유도된다.Meanwhile, the calculated rotation angle may be output after being converted into another type of three-dimensional rotation angle represented by, for example, a set of roll angle, pitch angle, and yaw angle by using a specific conversion equation. At this time, since the three-dimensional rotation angle set θ1, θ2, and θ3 and the set of roll angle, pitch angle, yaw angle on the present specification may include extra rotation components that do not coincide with each other, the conversion equation for converting the same is It can be obtained by combining the equations of the transformation matrix to compensate for the extra rotational components. Specifically, this is derived in a simple form as shown in Equation 9 below.

[수학식 9]: Equation 9:

Figure 112012084145841-pat00005
Figure 112012084145841-pat00005

따라서, 산출된 입체 회전각 세트 θ1, θ2, 및 θ3를 이에 적용하여 다음 [수학식 10]과 같은 입체각 변환식을 얻을 수 있다.Accordingly, by applying the calculated stereoscopic rotation angle sets θ1, θ2, and θ3 to this, it is possible to obtain a solid angle conversion equation as shown in Equation 10 below.

[수학식 10]:Equation 10:

Figure 112012084145841-pat00006
Figure 112012084145841-pat00006

이 때, θR, θP, 및 θY는 각각 roll각, pitch각, 및 yaw 각을 나타낸다. 이러한 변환식을 통해 산출된 회전각의 세트를 용이하게 변환하여 출력할 수 있으며 변환된 회전각 세트의 데이터는 roll각, pitch각, 및 yaw각의 입체 회전각 형식을 사용하는 여타 제어 기기들에 제공되어 효과적으로 이용될 수 있다. At this time, θR, θP, and θY represent roll angle, pitch angle, and yaw angle, respectively. The set of rotation angles calculated through this conversion equation can be easily converted and outputted, and the data of the converted rotation angle set can be provided to other control devices using the three-dimensional rotation angle format of the roll angle, pitch angle, and yaw angle. Can be effectively used.

또한, 지금까지 설명한 회전각의 연산과정은, [수학식 1] 및 [수학식 2]를 연립하고 도 4b의 변환관계를 이용해 변환행렬[B1]에 표현된 회전각을 산출하는 방법을 설명한 것이나, 이러한 논리는 [수학식 3] 및 [수학식 4]를 연립하되, 이번에는 도 4a에 나타난 변환관계를 이용해 변환행렬[B2]에 표현된 회전각을 산출하는 데에도 동일하게 적용될 수 있는 것이다. In addition, the calculation process of the rotation angle described so far has described a method of calculating the rotation angle expressed in the transformation matrix [B1] by combining [Equation 1] and [Equation 2] and using the transformation relationship of FIG. This logic can be applied equally to calculating the rotation angle expressed in the transformation matrix [B2] by using the transformation relationship shown in FIG. 4A. .

이하, 도 1 내지 도 5를 모두 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the stereoscopic rotation angle measuring method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 입체 회전각 측정방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a three-dimensional rotation angle measuring method according to an embodiment of the present invention.

물체의 입체 회전각을 측정하기 위한 방법은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 가속도값을 산출하는 단계(S100), 제2 가속도값을 산출하는 단계(S200), 산출된 가속도값을 제1 좌표축 또는 제2 좌표축을 기준으로 한 값으로 변환하는 단계(S300), 변환된 가속도값들의 관계를 나타낸 수학식들을 연산하여 회전각을 산출하는 단계(S400) 및 산출 결과를 출력하는 단계(S500)를 포함하며, 출력 단계(S500) 이후에는 물체의 운동상태 변화에 따라 가속도가 재입력되는 단계(S600)를 더 포함하여, 새로운 가속도가 입력됨에 따라 회전각을 측정하는 절차가 다시 반복되도록 할 수 있다. 이하, 각각의 단계에 대해 좀 더 상세히 설명한다.As shown in FIG. 5, the method for measuring the stereoscopic rotation angle of an object includes calculating a first acceleration value (S100), calculating a second acceleration value (S200), and calculating the calculated acceleration value on a first coordinate axis. Or (S300) converting a value based on the second coordinate axis (S300), calculating equations representing the relationship between the converted acceleration values (S400), and outputting the calculation result (S500). In addition, after the output step (S500) may further include a step (S600) of re-entering the acceleration in accordance with the change of the motion state of the object, so that the procedure for measuring the rotation angle as the new acceleration is input can be repeated again. . Each step will be described in more detail below.

제1 가속도값을 산출하는 단계(S100) 및 제2 가속도값을 산출하는 단계(S200)는 물체의 회전에 따라 각각의 1차 측정값 및 2차 측정값을 순차적으로 측정하는 단계를 세부적으로 포함하고 있으며, 각각의 단계는 동일한 회전에 대해서 동시에 진행된다. 이로 인해, 물체의 움직임을 서로 다른 좌표축을 기준으로 면밀히 파악하고, 동일한 회전에 대해 행렬관계로 표현된 적어도 두개의 연립방정식을 얻을 수 있게 된다.The calculating of the first acceleration value (S100) and the calculating of the second acceleration value (S200) include the steps of sequentially measuring each of the first measurement value and the second measurement value according to the rotation of the object. Each step proceeds simultaneously for the same rotation. As a result, it is possible to closely grasp the movement of the object with respect to different coordinate axes and obtain at least two simultaneous equations expressed in matrix relation for the same rotation.

산출된 가속도값은 유선 또는 무선의 신호 전달방법을 통해 회전각 산출부(300)로 전달된다. 회전각 산출부(300)는 전달된 가속도값을 전술한 좌표축 사이의 변환관계를 이용하여 제1 좌표축 또는 제2 좌표축 중 어느 하나만을 기준으로 한 측정값으로 모두 변환한다(S300). 이에 따라 전술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]의 연립식 또는 [수학식 3] 및 [수학식 4]의 연립식을 간편하게 연산할 수 있으며, 회전각 산출부(300)는 연산 프로세스를 수행하여 회전각의 세트를 산출하게 된다(S400).The calculated acceleration value is transmitted to the rotation angle calculator 300 through a wired or wireless signal transmission method. The rotation angle calculator 300 converts all of the transmitted acceleration values into measured values based on only one of the first coordinate axis and the second coordinate axis by using the above-described conversion relationship between the coordinate axes (S300). Accordingly, the system of equations [Equation 1] and [Equation 2] described above or the system of equations [Equation 3] and [Equation 4] can be easily calculated, the rotation angle calculation unit 300 is a calculation process To calculate the set of rotation angle by performing (S400).

산출된 회전각은 출력되어 타 기기에 전달된다. 이 때 타 기기라 함은, 회전각을 시각적으로 직접 표시하는 모니터나 LCD 패널 등의 출력 터미널이 될 수도 있고, 이와 같은 표시기기가 아닌, 자동화된 운항기기나 이러한 운항기기가 포함하고 있는 항법장치 등이 될 수도 있다. 또한 입체 회전각 측정장치가 로봇에 적용된 경우, 로봇의 자세제어(Motion control) 시스템 등과도 연계하여 로봇이 안정된 자세를 유지하도록 할 수 있는 것이다. 이 밖에도 동작 추적 기술이 구현되는 다양한 종류의 기기들에 본 발명에 의한 입체 회전각 측정장치가 적용될 수 있다.The calculated rotation angle is output and transmitted to other equipment. In this case, the other equipment may be an output terminal such as a monitor or LCD panel which visually displays the rotation angle directly, and is not an indicator such as an automated navigation device or a navigation device included in the navigation device. Or the like. In addition, when the three-dimensional rotation angle measuring device is applied to the robot, the robot can maintain a stable posture in connection with the motion control system (robot). In addition, the three-dimensional rotation angle measuring device according to the present invention can be applied to various kinds of devices in which motion tracking technology is implemented.

한편, 가속도값이 출력된 후 물체의 움직임 또는 자세가 변화하게 되면, 가속도센서에 새로운 가속도가 입력되고(S600), 이는 다시 3축 성분을 갖는 가속도값으로 산출되도록 할 수 있다. 따라서, 다시 새로운 회전각을 산출할 수 있으며, 이러한 과정을 반복함으로써 물체의 움직임을 연속적으로 파악하고 이에 대응할 수 있는 것이다. 이를 통해 동작 추적 기술이 더욱 효과적으로 구현될 수 있다.On the other hand, if the movement or posture of the object changes after the acceleration value is output, a new acceleration is input to the acceleration sensor (S600), which may be calculated as an acceleration value having three axis components again. Therefore, a new rotation angle can be calculated again, and by repeating this process, the movement of the object can be continuously recognized and responded to. This makes motion tracking technology more effective.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1: 입체 회전각 측정장치 100: 제1 가속도센서
200: 제2 가속도센서 300: 회전각 산출부
Ob: 물체 θ1, θ2, θ3: 회전각
N: 직선 P1, P2: 평면
1: stereoscopic rotation angle measuring device 100: the first acceleration sensor
200: second acceleration sensor 300: rotation angle calculation unit
Ob: object θ1, θ2, θ3: rotation angle
N: straight line P1, P2: plane

Claims (8)

물체에 부착되며 제1 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제1 가속도값을 산출하는 제1 가속도센서;
상기 물체에 부착되며 상기 제1 좌표축과 다른 제2 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제2 가속도값을 산출하는 제2 가속도센서; 및
상기 제1 가속도값과 상기 제2 가속도값을 이용하여 회전각을 산출하는 회전각 산출부를 포함하되,
상기 회전각 산출부는,
상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [A]라 하고, 상기 제1 가속도값의 1차 측정값인 {a1}과 2차 측정값인 {a1'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B1]이라 하고, 상기 제2 가속도값의 1차 측정값인 {a2}와 2차 측정값인 {a2'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B2]라 할 때,
[수학식 1] 과 [수학식2]의 연립방정식, 또는 [수학식 3] 과 [수학식 4]의 연립방정식을 연산하여 상기 회전각을 산출하는 입체 회전각 측정장치.
[수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1}
[수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}
[수학식 3]: {a2'}=[B2]{a2}
[수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}
A first acceleration sensor attached to the object and measuring acceleration of three axes based on the first coordinate axis to calculate a first acceleration value;
A second acceleration sensor attached to the object and measuring acceleration of three axes based on a second coordinate axis different from the first coordinate axis to calculate a second acceleration value; And
It includes a rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle by using the first acceleration value and the second acceleration value,
The rotation angle calculation unit,
A transformation matrix defining a transformation relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis is called matrix [A], and the first measurement value {a1} and the second measurement value {a1 '} The transformation matrix defining the transformation relation between the two is called matrix [B1], and the transformation matrix defining the transformation relation between the first measurement value {a2} of the second acceleration value and the second measurement value {a2 '}. Is the matrix [B2],
A three-dimensional rotation angle measuring device for calculating the rotation angle by calculating the simultaneous equations of [Equation 1] and [Equation 2], or the equation of [Equation 3] and [Equation 4].
[Equation 1]: {a1 '} = [B1] {a1}
[Equation 2]: [Inverse of A] {a2 '} = [B1] [Inverse of A] {a2}
[Equation 3]: {a2 '} = [B2] {a2}
[Equation 4]: [A] {a1 '} = [B2] [A] {a1}
제 1항에 있어서,
상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]는 각 성분이 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 오일러 회전 변환행렬이고,
상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분은 상기 회전각의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 입체 회전각 측정장치.
The method of claim 1,
The matrix [A], the matrix [B1] and the matrix [B2] are Euler rotation transformation matrices in which each component is represented by a sine function value and a cosine function value.
And each component of the matrix [B1] and the matrix [B2] is represented by a sine function value and a cosine function value of the rotation angle.
제 2항에 있어서,
상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분인 사인 함수 값 및 코사인 함수 값을 각각 변수로 치환하여 상기 [수학식1], 상기 [수학식2], 상기 [수학식 3], 및 상기 [수학식 4]를 선형화하는 입체 회전각 측정장치.
3. The method of claim 2,
[Equation 1], [Equation 2], [Equation 3], and each of the components of the matrix [B1] and the matrix [B2] by substituting a sine function value and a cosine function value with variables. Three-dimensional rotation angle measuring device to linearize the [Equation 4].
제 1항에 있어서,
상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축은 어느 하나의 축을 서로 공유하는 입체 회전각 측정장치.
The method of claim 1,
And the first coordinate axis and the second coordinate axis share any one axis.
제1 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제1 가속도값을 산출하는 단계;
상기 제1 좌표축과 다른 제2 좌표축을 기준으로 3축의 가속도를 측정하여 제2 가속도값을 산출하는 단계; 및
상기 제1 가속도값과 상기 제2 가속도값을 이용하여 회전각을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [A]라 하고, 상기 제1 가속도값의 1차 측정값인 {a1}과 2차 측정값인 {a1'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B1]이라 하고, 상기 제2 가속도값의 1차 측정값인 {a2}과 2차 측정값인 {a2'} 사이의 변환관계를 정의하는 변환행렬을 행렬 [B2]라 할 때,
[수학식 1] 과 [수학식2]의 연립방정식, 또는 [수학식 3] 과 [수학식 4]의 연립방정식을 연산하여 상기 회전각을 산출하는 입체 회전각 측정방법.
[수학식 1]: {a1'}=[B1]{a1}
[수학식 2]: [A의역행렬]{a2'}=[B1][A의역행렬]{a2}
[수학식 3]: {a2'}=[B2]{a2}
[수학식 4]: [A]{a1'}=[B2][A]{a1}
Calculating a first acceleration value by measuring acceleration of three axes based on the first coordinate axis;
Calculating a second acceleration value by measuring acceleration of three axes based on a second coordinate axis different from the first coordinate axis; And
Calculating a rotation angle by using the first acceleration value and the second acceleration value;
A transformation matrix defining a transformation relationship between the first coordinate axis and the second coordinate axis is called matrix [A], and the first measurement value {a1} and the second measurement value {a1 '} The transformation matrix defining the transformation relation between the two is called matrix [B1], and the transformation matrix defining the transformation relation between the first measured value {a2} and the second measured value {a2 '} of the second acceleration value. Is the matrix [B2],
A three-dimensional rotation angle measuring method for calculating the rotation angle by calculating the simultaneous equations of [Equation 1] and [Equation 2], or the simultaneous equations of [Equation 3] and [Equation 4].
[Equation 1]: {a1 '} = [B1] {a1}
[Equation 2]: [Inverse of A] {a2 '} = [B1] [Inverse of A] {a2}
[Equation 3]: {a2 '} = [B2] {a2}
[Equation 4]: [A] {a1 '} = [B2] [A] {a1}
제 5항에 있어서,
상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]는 각 성분이 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 오일러 회전 변환행렬이고,
상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분은 상기 회전각의 사인 함수 값 및 코사인 함수 값으로 표현되는 입체 회전각 측정방법.
6. The method of claim 5,
The matrix [A], the matrix [B1] and the matrix [B2] are Euler rotation transformation matrices in which each component is represented by a sine function value and a cosine function value.
And each component of the matrix [B1] and the matrix [B2] is represented by a sine function value and a cosine function value of the rotation angle.
제 6항에 있어서,
상기 행렬[A], 상기 행렬[B1] 및 상기 행렬[B2]의 각 성분인 사인 함수 값 및 코사인 함수 값을 각각 변수로 치환하여 상기 [수학식 1], 상기 [수학식 2], 상기 [수학식 3], 및 상기 [수학식 4]를 선형화하는 입체 회전각 측정방법.
The method according to claim 6,
[Scheme 1], [Scheme 2], and [Sample function value and cosine function value which are respective components of the matrix [A], the matrix [B1] and the matrix [B2] are replaced by variables. Equation 3], and the method of measuring the three-dimensional rotation angle to linearize the [Equation 4].
제 5항에 있어서,
상기 제1 좌표축과 상기 제2 좌표축은 어느 하나의 축을 서로 공유하는 입체 회전각 측정방법.
6. The method of claim 5,
3. The method of claim 3, wherein the first coordinate axis and the second coordinate axis share any one axis.
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