KR101695248B1 - 센서 캘리브레이션 장치 - Google Patents

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Abstract

로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 로봇에 제공하는 센서 캘리브레이션 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 센서 캘리브레이션 장치는 마커용 지그, 마커 제어부, 센서 위치-감지용 지그, 위치-감지 제어부, 및 교정 계산부를 포함한다. 마커용 지그에서는, 센서의 감지 대상으로서의 마커들이 마커 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다. 센서 위치-감지용 지그에서는, 센서의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자가 위치-감지 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다. 교정 계산부는, 로봇으로부터의 센서의 마커 감지 데이터, 마커 제어부로부터의 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 위치-감지 제어부로부터의 센서의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서의 파라미터들을 구하여 로봇에 전송한다.

Description

센서 캘리브레이션 장치{Sensor calibration apparatus}
본 발명은, 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 장비 예를 들어, 로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 상기 장비에 제공하는 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.
장비 예를 들어, 로봇(robot)에는 카메라 및 레이저 스캐너와 같은 각종 센서들이 장착되어 있다.
이와 같은 장비의 최종 제조 공정에 있어서, 장착된 센서들의 파라미터들(parameters)을 구하여 장비에 설정하는 작업을 센서 캘리브레이션이라 한다. 이와 같은 센서 캘리브레이션은 장비의 사용 과정에서도 주기적으로 수행할 필요가 있다. 왜냐하면, 사용 과정에서 센서들의 뒤틀림 등으로 인하여 장착된 센서들의 파라미터들이 변할 수 있기 때문이다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 장비에 장착된 센서들의 파라미터들은 외부적 파라미터들과 내부적 파라미터들로 구분될 수 있다.
외부적 파라미터들은, 기준 제어 값으로써 센서들을 회전(rotation) 또는 이동(translation)시킨 경우에 센서들의 실제 회전 양 또는 실제 이동 양 등을 가리킨다.
장착된 센서가 카메라인 경우, 내부적 파라미터들(parameters)이 추가된다.
카메라의 내부적 파라미터들로서, 기준 초점 길이(focal length), 렌즈의 왜곡(distortion) 정도 및 전하 결합 소자(CCD : Charge Coupled Device)의 중심 이탈 정도 등이 있다. 여기에서, 기준 초점 길이(focal length)라 함은 초점 렌즈가 기준 위치에 있을 때에 전하 결합 소자(CCD)와 초점 렌즈 사이의 거리를 의미한다.
상기와 같은 센서 캘리브레이션 작업에 있어서, 종래에는, 캘리브레이션용 마커(marker) 패널에 대하여 수작업으로 센서를 동작시키고, 센서의 마커 감지 데이터를 복잡한 다항식들에 대입하여 파라미터들을 구하였다. 왜냐하면, 캘리브레이션용 마커 패널 자체의 위치 데이터가 존재하지 않기 때문이다.
따라서, 종래의 센서 캘리브레이션 작업에 의하면, 캘리브레이션 대상 센서로부터의 마커 감지 데이터만을 사용하여 캘리브레이션을 수행하므로, 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 높지 않았다.
또한, 별도의 지그들(jigs)을 이용하지 않고 수작업으로 센서를 동작시킨 후에 계산을 수행하므로, 캘리브레이션 시간이 상대적으로 길게 소요된다. 따라서, 장비 예를 들어, 로봇의 생산성이 상대적으로 떨어진다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0128837호 (출원인 : 야스카와덴키(주), 발명의 명칭 : 캘리브레이션 방법)
본 발명의 실시예는, 센서 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도를 높이고, 별도의 지그들(jigs)을 이용하여 자동화될 수 있는 센서 캘리브레이션 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 장비에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 상기 장비에 제공하는 센서 캘리브레이션 장치에 있어서, 마커용 지그, 마커 제어부, 센서 위치-감지용 지그, 위치-감지 제어부, 및 교정 계산부를 포함할 수 있다.
상기 마커용 지그에서는, 상기 센서의 감지 대상으로서의 마커들이 마커 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
상기 마커 제어부는 상기 마커용 지그에 포함된 상기 마커 구동부의 동작을 제어하면서 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터를 발생시킨다.
상기 센서 위치-감지용 지그에서는, 상기 센서의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자가 위치-감지 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
상기 위치-감지 제어부는, 상기 센서 위치-감지용 지그에 포함된 상기 위치-감지 구동부의 동작을 제어하면서, 상기 위치 감지 소자로부터의 일차원 위치 데이터를 취합하여 상기 센서의 삼차원 위치 데이터를 구한다.
상기 교정 계산부는, 상기 장비로부터의 상기 센서의 마커 감지 데이터, 상기 마커 제어부로부터의 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 상기 위치-감지 제어부로부터의 상기 센서의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서의 파라미터들을 구하여 상기 장비에 전송한다.
한편, 상기 센서는 카메라 및 레이저 스캐너 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 상기 로봇에 제공하는 센서 캘리브레이션 장치에 있어서, 마커용 지그, 마커 제어부, 센서 위치-감지용 지그, 위치-감지 제어부, 및 교정 계산부를 포함할 수 있다.
상기 마커용 지그에서는, 상기 센서의 감지 대상으로서의 마커들이 마커 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
상기 마커 제어부는 상기 마커용 지그에 포함된 상기 마커 구동부의 동작을 제어하면서 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터를 발생시킨다.
상기 센서 위치-감지용 지그에서는, 상기 센서의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자가 위치-감지 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
상기 위치-감지 제어부는, 상기 센서 위치-감지용 지그에 포함된 상기 위치-감지 구동부의 동작을 제어하면서, 상기 위치 감지 소자로부터의 일차원 위치 데이터를 취합하여 상기 센서의 삼차원 위치 데이터를 구한다.
상기 교정 계산부는 상기 로봇으로부터의 상기 센서의 마커 감지 데이터, 상기 마커 제어부로부터의 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 상기 위치-감지 제어부로부터의 상기 센서의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서의 파라미터들을 구하여 상기 로봇에 전송한다.
한편, 상기 센서는 카메라 및 레이저 스캐너 중에서 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 마커용 지그에서 상기 마커들이 상기 마커 구동부에 매달리고, 상기 센서 위치-감지용 지그에서 상기 위치 감지 소자가 상기 위치-감지 구동부에 매달릴 수 있다.
또한, 상기 마커용 지그에 포함된 상기 마커 구동부, 및 상기 센서 위치-감지용 지그에 포함된 상기 위치-감지 구동부 각각이 엑츄에이터(actuator)로 될 수 있다.
또한, 상기 마커 구동부에 마커 패널이 매달리고, 상기 마커 패널에 상기 마커들이 서로 다른 색상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마커들은 서로 다른 색상으로 형성된 복수의 구형 점 마커들일 수 있다.
또한, 삼차원의 좌표를 X-축, Y-축, 및 Z-축의 좌표라 하면, 상기 마커용 지그에 있어서, 상기 센서 앞에서 상기 마커들이 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 상기 센서 앞에서 상기 마커들의 회전이 가능하다.
또한, 상기 센서 위치-감지용 지그에 있어서, 상기 센서 주위에서 상기 위치 감지 소자가 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 상기 센서 주위에서 상기 위치 감지 소자의 회전이 가능하다.
본 발명의 실시예의 센서 캘리브레이션 장치에 의하면, 종래의 기술처럼 상기 센서의 상기 마커 감지 데이터만 사용하는 것이 아니라, 상기 마커 제어부로부터의 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 상기 위치-감지 제어부로부터의 상기 센서의 삼차원 위치 데이터를 추가적으로 사용하여, 센서의 파라미터들을 구한다.
따라서, 종래의 기술에 비하여 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 센서 캘리브레이션 장치에 의하면, 상기 마커용 지그 및 상기 센서 위치-감지용 지그를 이용하여 자동화가 가능하므로, 종래의 기술에 비하여 캘리브레이션 시간이 대폭 줄어들 수 있다. 따라서, 장비 예를 들어, 로봇의 생산성이 상대적으로 높아질 수 있다.
한편, 상기 마커 패널에 상기 마커들이 서로 다른 색상으로 형성되거나, 상기 마커들이 서로 다른 색상으로 형성된 복수의 구형 점 마커들임에 따라, 상기 장비 또는 상기 로봇의 상기 센서가 상기 마커들에 대한 동작을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서, 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 더욱 높아질 수 있고, 캘리브레이션 시간이 더욱 줄어들 수 있다.
더 나아가, 상기 센서 위치-감지용 지그에 캘리브레이션용 카메라가 추가적으로 설치될 경우, 서로 다른 종류의 두 센서들에 대하여 연동적인 캘리브레이션이 가능하다.
즉, 상기 센서 위치-감지용 지그의 상기 위치 감지 소자에 의하여 장비 예를 들어, 로봇의 카메라의 삼차원 위치 데이터를 구하는 한편, 캘리브레이션용 적외선 카메라에 의하여 장비 예를 들어, 로봇의 레이저 스캐너의 삼차원 위치 데이터를 구할 수 있다. 이에 따라, 로봇의 레이저 스캐너의 삼차원 위치를 기준으로 하여, 로봇의 카메라의 캘리브레이션이 보다 정확하고 정밀하게 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 센서 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 센서 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1 또는 2의 위치 감지 소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 또는 2의 마커 제어부의 제어 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 도 1 또는 2의 위치-감지 제어부의 제어 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 도 1 또는 2의 교정 계산부의 동작을 보여주는 흐름도이다.
하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 센서 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 센서 캘리브레이션 장치는 장비(10) 예를 들어, 로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 장비(10) 예를 들어, 로봇에 제공하는 것으로서, 마커용 지그(11), 마커 제어부(15), 센서 위치-감지용 지그(12), 위치-감지 제어부(13), 및 교정 계산부(14)를 포함한다.
본 실시예의 경우, 장비(10) 예를 들어, 로봇에 장착된 센서는 카메라(101) 또는 레이저 스캐너(102)이다.
마커용 지그(11)에서는, 마커 패널(11m)이 마커 구동부(11d)에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
마커 패널(11m)에는 센서(101, 102)의 감지 대상으로서의 마커들이 형성되어 있다. 마커 패널(11m)에서의 마커들은 서로 다른 색상으로 형성되어 있다.
마커 제어부(15)는 마커용 지그(11)에 포함된 마커 구동부의 동작을 제어하면서 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터를 발생시킨다.
센서 위치-감지용 지그(12)에서는, 센서(101, 102)의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자(12l)가 위치-감지 구동부(12d)에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
위치-감지 제어부(13)는, 센서 위치-감지용 지그(12)에 포함된 위치-감지 구동부(12d)의 동작을 제어하면서, 위치 감지 소자(12l)로부터의 일차원 위치 데이터를 취합하여 센서(101, 102)의 삼차원 위치 데이터를 구한다.
교정 계산부(14)는, 장비(10) 예를 들어, 로봇으로부터의 센서(101, 102)의 마커 감지 데이터, 마커 제어부(15)로부터의 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 위치-감지 제어부(13)로부터의 센서(101, 102)의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서(101, 102)의 파라미터들을 구하여 장비(10) 예를 들어, 로봇에 전송한다.
이에 따라, 장비(10) 예를 들어, 로봇은 센서(101, 102)의 파라미터들을 재설정함에 의하여 동작의 정확성과 정밀성을 유지할 수 있다.
또한, 마커 패널(11m)에 마커들이 서로 다른 색상으로 형성됨에 따라, 장비(10) 예를 들어, 로봇의 센서(101, 102)가 마커들에 대한 동작을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서, 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 더욱 높아질 수 있고, 캘리브레이션 시간이 더욱 줄어들 수 있다.
더 나아가, 센서 위치-감지용 지그(12)에 캘리브레이션용 카메라(미도시)가 추가적으로 설치될 경우, 서로 다른 종류의 두 센서들(101, 102)에 대하여 연동적인 캘리브레이션이 가능하다.
즉, 센서 위치-감지용 지그(12)의 위치 감지 소자(12l)에 의하여 장비(10) 예를 들어, 로봇의 카메라(101)의 삼차원 위치 데이터를 구하는 한편, 캘리브레이션용 적외선 카메라(미도시)에 의하여 장비(10) 예를 들어, 로봇의 레이저 스캐너(102)의 삼차원 위치 데이터를 구할 수 있다. 이에 따라, 로봇의 레이저 스캐너(102)의 삼차원 위치를 기준으로 하여, 로봇의 카메라(101)의 캘리브레이션이 보다 정확하고 정밀하게 수행될 수 있다.
마커용 지그(11)에서 마커 패널(11m)은 마커 구동부(11d)에 매달린다.
또한, 센서 위치-감지용 지그(12)에서 위치 감지 소자(12l)는 위치-감지 구동부(12d)에 매달린다.
마커용 지그(11)에 포함된 마커 구동부(11d), 및 센서 위치-감지용 지그(12)에 포함된 위치-감지 구동부(12d) 각각은 엑츄에이터(actuator)로 되어 있다.
삼차원의 좌표를 X-축, Y-축, 및 Z-축의 좌표라 하면, 마커용 지그(11)에 있어서, 센서(101, 102) 앞에서 마커 패널(11m)이 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 센서(101, 102) 앞에서 마커 패널(11m)의 회전이 가능하다.
또한, 센서 위치-감지용 지그(12)에 있어서, 센서(101, 102) 주위에서 위치 감지 소자(12l)가 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 센서(101, 102) 주위에서 위치 감지 소자(12l)의 회전이 가능하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 센서 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 센서 캘리브레이션 장치는 장비(20) 예를 들어, 로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 장비(20) 예를 들어, 로봇에 제공하는 것으로서, 마커용 지그(21), 마커 제어부(25), 센서 위치-감지용 지그(22), 위치-감지 제어부(23), 및 교정 계산부(24)를 포함한다.
본 실시예의 경우, 장비(20) 예를 들어, 로봇에 장착된 센서는 카메라(201) 또는 레이저 스캐너(202)이다.
마커용 지그(21)에서는, 서로 다른 색상으로 형성된 구형 점 마커들(21m1 내지 21m5)이 마커 구동부(21d)에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
마커 제어부(25)는 마커용 지그(21)에 포함된 마커 구동부의 동작을 제어하면서 마커들(21m1 내지 21m5) 각각의 삼차원 위치 데이터를 발생시킨다.
센서 위치-감지용 지그(22)에서는, 센서(201, 202)의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자(22l)가 위치-감지 구동부(22d)에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된다.
위치-감지 제어부(23)는, 센서 위치-감지용 지그(22)에 포함된 위치-감지 구동부(22d)의 동작을 제어하면서, 위치 감지 소자(22l)로부터의 일차원 위치 데이터를 취합하여 센서(201, 202)의 삼차원 위치 데이터를 구한다.
교정 계산부(24)는, 장비(20) 예를 들어, 로봇으로부터의 센서(201, 202)의 마커 감지 데이터, 마커 제어부(25)로부터의 마커들(21m1 내지 21m5) 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 위치-감지 제어부(23)로부터의 센서(201, 202)의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서(201, 202)의 파라미터들을 구하여 장비(20) 예를 들어, 로봇에 전송한다.
이에 따라, 장비(20) 예를 들어, 로봇은 센서(201, 202)의 파라미터들을 재설정함에 의하여 동작의 정확성과 정밀성을 유지할 수 있다.
또한, 마커들(21m1 내지 21m5)이 서로 다른 색상으로 형성됨에 따라, 장비(20) 예를 들어, 로봇의 센서(201, 202)가 마커들(21m1 내지 21m5)에 대한 동작을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서, 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 더욱 높아질 수 있고, 캘리브레이션 시간이 더욱 줄어들 수 있다.
더 나아가, 센서 위치-감지용 지그(22)에 캘리브레이션용 카메라(미도시)가 추가적으로 설치될 경우, 서로 다른 종류의 두 센서들(201, 202)에 대하여 연동적인 캘리브레이션이 가능하다.
즉, 센서 위치-감지용 지그(22)의 위치 감지 소자(22l)에 의하여 장비(20) 예를 들어, 로봇의 카메라(201)의 삼차원 위치 데이터를 구하는 한편, 캘리브레이션용 적외선 카메라(미도시)에 의하여 장비(20) 예를 들어, 로봇의 레이저 스캐너(202)의 삼차원 위치 데이터를 구할 수 있다. 이에 따라, 로봇의 레이저 스캐너(202)의 삼차원 위치를 기준으로 하여, 로봇의 카메라(201)의 캘리브레이션이 보다 정확하고 정밀하게 수행될 수 있다.
마커용 지그(21)에서 마커들(21m1 내지 21m5)은 마커 구동부(21d)에 매달린다.
또한, 센서 위치-감지용 지그(22)에서 위치 감지 소자(22l)는 위치-감지 구동부(22d)에 매달린다.
마커용 지그(21)에 포함된 마커 구동부(21d), 및 센서 위치-감지용 지그(22)에 포함된 위치-감지 구동부(22d) 각각은 엑츄에이터(actuator)로 되어 있다.
삼차원의 좌표를 X-축, Y-축, 및 Z-축의 좌표라 하면, 마커용 지그(21)에 있어서, 센서(201, 202) 앞에서 마커들(21m1 내지 21m5)이 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 센서(201, 202) 앞에서 마커들(21m1 내지 21m5)의 회전이 가능하다.
또한, 센서 위치-감지용 지그(22)에 있어서, 센서(201, 202) 주위에서 위치 감지 소자(22l)가 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 센서(201, 202) 주위에서 위치 감지 소자(22l)의 회전이 가능하다.
도 3은 도 1 또는 2의 위치 감지 소자(12l, 22l)의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 위치 감지 소자(12l, 22l)는 레이저 다이오드(31), 발광 렌즈(32), 전하 결합 소자(CCD : Charge Coupled Device, 33) 및 수광 렌즈(34)를 포함한다.
레이저 다이오드(31)로부터 발광 렌즈(32)를 통하여 레이저 광이 대상 물체(351 내지 353)에 조사된 경우, 대상 물체(351 내지 353)에 조사된 빛은 반사된다.
여기에서, 위치 감지 소자(12l, 22l)와 대상 물체(351 내지 353) 사이의 조사 거리(d1 내지 d3)에 따라 대상 물체(351 내지 353)에서의 레이저 광의 반사 각도가 달라진다. 즉, 레이저 광이 대상 물체(351 내지 353)로부터 반사되어 수광 렌즈(34)를 통하여 전하 결합 소자(CCD, 33)에 입사될 경우, 입사 위치가 조사 거리(d1 내지 d3)에 따라 달라진다.
이를 이용하여 위치 감지 소자(12l, 22l)는 자신과 대상 물체(351 내지 353) 사이의 거리(d1 내지 d3) 즉, 센서(201, 202)의 일차원 위치 데이터를 발생시킨다.
도 4는 도 1 또는 2의 마커 제어부(15, 25)의 제어 동작을 보여준다. 도 1, 2 및 4를 참조하여 마커 제어부(15, 25)의 제어 동작을 설명하면 다음과 같다.
사용자로부터 구동 시작 신호가 입력되면(단계 S41), 마커 제어부(15, 25)는 사용자 또는 실행 프로그램으로부터의 이동 명령 신호들에 따라 마커 구동부(11d, 21d)의 동작을 제어한다(단계 S43).
또한, 사용자로부터 구동 종료 신호가 입력되면(단계 S45), 마커 제어부(15, 25)는 마커 패널(11m)의 마커들 또는 구형 점 마커들(21m1 내지 21m5)의 삼차원 위치 데이터를 교정 계산부(14)에 전송한다(단계 S47).
도 5는 도 1 또는 2의 위치-감지 제어부(13, 23)의 제어 동작을 보여준다. 도 1, 2 및 5를 참조하여 위치-감지 제어부(13, 23)의 제어 동작을 설명하면 다음과 같다.
사용자로부터 구동 시작 신호가 입력되면(단계 S501), 위치-감지 제어부(13, 23)는 사용자 또는 실행 프로그램으로부터의 이동 명령 신호들에 따라 위치-감지 구동부(12d, 22d)의 동작을 제어한다(단계 S503).
다음에, 사용자 또는 실행 프로그램으로부터 확인 신호가 발생되면, 위치-감지 제어부(13, 23)는 위치-감지 소자(12l, 22l)로부터의 센서(101, 201, 201, 202)의 일차원 위치 데이터를 수신한다.
상기 단계들 S503 내지 S507은 사용자로부터 구동 종료 신호가 발생될 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S509). 즉, 상기 단계들 S503 내지 S507이 3번 수행됨에 의하여 3 개의 좌표 축들(X,Y,Z) 각각에 대한 센서(101, 201, 201, 202)의 일차원 위치 데이터가 수신될 수 있다.
사용자로부터 구동 종료 신호가 발생되면(단계 S509), 위치-감지 제어부(13, 23)는 3 개의 좌표 축들(X,Y,Z) 각각에 대한 센서(101, 201, 201, 202)의 일차원 위치 데이터가 수신되었는지를 판단한다(단계 S511).
상기 단계 S511에서 3 개의 좌표 축들(X,Y,Z) 각각에 대한 센서(101, 201, 201, 202)의 일차원 위치 데이터가 수신되었으면, 위치-감지 제어부(13, 23)는 일차원 위치 데이터가 취합된 삼차원 위치 데이터를 교정 계산부(14, 24)에 전송한다(단계 S513).
상기 단계 S511에서 3 개의 좌표 축들(X,Y,Z) 각각에 대한 센서(101, 201, 201, 202)의 일차원 위치 데이터가 수신되지 않았으면, 위치-감지 제어부(13, 23)는 사용자에게 안내 신호를 출력한 후, 상기 단계들 S503 내지 S511을 다시 수행한다(단계 S515).
도 6은 도 1 또는 2의 교정 계산부(14, 24)의 동작을 보여준다. 도 1, 2 및 6을 참조하여 교정 계산부(14, 24) 동작을 설명하면 다음과 같다.
마커 패널(11m)의 마커들 또는 구형 점 마커들(21m1 내지 21m5)의 삼차원 위치 데이터, 및 센서(101, 201, 201, 202)의 삼차원 위치 데이터가 입력되었으면(단계 S61), 교정 계산부(14, 24)는 대상 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇의 주 제어부와 통신하면서, 대상 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇으로부터의 센서(101, 201, 201, 202)의 마커 감지 데이터를 수신한다(단계 S63).
다음에, 교정 계산부(14, 24)는, 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇으로부터의 센서(101, 201, 201, 202)의 마커 감지 데이터, 마커 제어부(15)로부터의 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 위치-감지 제어부(13)로부터의 센서(101, 201, 201, 202)의 삼차원 위치 데이터에 따라, 센서(101, 201, 201, 202)의 파라미터들을 구한다(단계 S65).
그리고, 교정 계산부(14, 24)는, 대상 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇의 주 제어부와 통신하면서, 센서(101, 201, 201, 202)의 파라미터들을 대상 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇에 전송한다(단계 S67).
이에 따라, 장비(10, 20) 예를 들어, 로봇은 센서(101, 201, 201, 202)의 파라미터들을 재설정함에 의하여 동작의 정확성과 정밀성을 유지할 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 센서 캘리브레이션 장치에 의하면, 종래의 기술처럼 센서의 마커 감지 데이터만 사용하는 것이 아니라, 마커 제어부로부터의 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 위치-감지 제어부로부터의 센서의 삼차원 위치 데이터를 추가적으로 사용하여, 센서의 파라미터들을 구한다.
따라서, 종래의 기술에 비하여 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 센서 캘리브레이션 장치에 의하면, 마커용 지그 및 센서 위치-감지용 지그를 이용하여 자동화가 가능하므로, 종래의 기술에 비하여 캘리브레이션 시간이 대폭 줄어들 수 있다. 따라서, 장비 예를 들어, 로봇의 생산성이 상대적으로 높아질 수 있다.
한편, 마커 패널에 마커들이 서로 다른 색상으로 형성되거나, 마커들이 서로 다른 색상으로 형성된 복수의 구형 점 마커들임에 따라, 장비 또는 로봇의 센서가 마커들에 대한 동작을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서, 캘리브레이션의 정확도 및 정밀도가 더욱 높아질 수 있고, 캘리브레이션 시간이 더욱 줄어들 수 있다.
더 나아가, 센서 위치-감지용 지그에 캘리브레이션용 카메라가 추가적으로 설치될 경우, 서로 다른 종류의 두 센서들에 대하여 연동적인 캘리브레이션이 가능하다.
즉, 센서 위치-감지용 지그의 위치 감지 소자에 의하여 장비 예를 들어, 로봇의 카메라의 삼차원 위치 데이터를 구하는 한편, 캘리브레이션용 적외선 카메라에 의하여 장비 예를 들어, 로봇의 레이저 스캐너의 삼차원 위치 데이터를 구할 수 있다. 이에 따라, 로봇의 레이저 스캐너의 삼차원 위치를 기준으로 하여, 로봇의 카메라의 캘리브레이션이 보다 정확하고 정밀하게 수행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
그러므로 상기 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
센서 캘리브레이션 장치뿐만 아니라 그 밖의 캘리브레이션 장치에도 이용될 가능성이 있다.
10 : 장비, 101 : 카메라,
102 : 레이저 스캐너, 11 : 마커용 지그,
11m : 마커 패널, 11d : 마커 구동부,
12 : 센서 위치-감지용 지그, 12l : 위치 감지 소자,
12d : 위치-감지 구동부, 13 : 위치-감지 제어부,
14 : 교정 계산부, 15 : 마커 제어부,
20 : 장비, 201 : 카메라,
202 : 레이저 스캐너, 21 : 마커용 지그,
21m1 내지 21m5 : 구형 점 마커들, 21d : 마커 구동부,
22 : 센서 위치-감지용 지그, 22l : 위치 감지 소자,
22d : 위치-감지 구동부, 23 : 위치-감지 제어부,
24 : 교정 계산부, 25 : 마커 제어부,
31 : 레이저 다이오드, 32 : 발광 렌즈,
33 : 전하 결합 소자(CCD), 34 : 수광 렌즈,
351 내지 353 : 대상 물체들.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 로봇에 장착된 센서의 파라미터들을 구하여 상기 로봇에 제공하는 센서 캘리브레이션 장치에 있어서,
    상기 센서의 감지 대상으로서의 마커들이 마커 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된 마커용 지그;
    상기 마커용 지그에 포함된 상기 마커 구동부의 동작을 제어하면서 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터를 발생시키는 마커 제어부;
    상기 센서의 일차원 위치 데이터를 발생시키는 위치 감지 소자가 위치-감지 구동부에 의하여 이동 및 회전 가능하도록 설치된 센서 위치-감지용 지그;
    상기 센서 위치-감지용 지그에 포함된 상기 위치-감지 구동부의 동작을 제어하면서, 상기 위치 감지 소자로부터의 일차원 위치 데이터를 취합하여 상기 센서의 삼차원 위치 데이터를 구하는 위치-감지 제어부; 및
    상기 로봇으로부터의 상기 센서의 마커 감지 데이터, 상기 마커 제어부로부터의 상기 마커들 각각의 삼차원 위치 데이터, 및 상기 위치-감지 제어부로부터의 상기 센서의 삼차원 위치 데이터에 따라 센서의 파라미터들을 구하여 상기 로봇에 전송하는 교정 계산부를 포함한 센서 캘리브레이션 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 센서가,
    카메라 및 레이저 스캐너 중에서 어느 하나인 센서 캘리브레이션 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마커용 지그에서 상기 마커들이 상기 마커 구동부에 매달리고,
    상기 센서 위치-감지용 지그에서 상기 위치 감지 소자가 상기 위치-감지 구동부에 매달린 센서 캘리브레이션 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    삼차원의 좌표를 X-축, Y-축, 및 Z-축의 좌표라 하면,
    상기 마커용 지그에 있어서,
    상기 센서 앞에서 상기 마커들이 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 상기 센서 앞에서 상기 마커들의 회전이 가능한 센서 캘리브레이션 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서 위치-감지용 지그에 있어서,
    상기 센서 주위에서 상기 위치 감지 소자가 X-축, Y-축, 및 Z-축으로 이동이 가능하고, 상기 센서 주위에서 상기 위치 감지 소자의 회전이 가능한 센서 캘리브레이션 장치.
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