KR102226507B1 - 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치에 관한 것으로, 상기 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치는, 사용자의 조작에 따라 움직여지는 본체와, 상기 본체에 장착되어 상기 본체의 각속도를 측정하는 자이로센서와 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하는 센서부와, 상기 본체에 장착되며 사용자의 입력을 감지하여 입력신호를 생성하는 버튼부와, 상기 센서부 및 버튼부 중 어느 하나 이상에서 입력되는 입력신호를 수신하여 이에 대응되는 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 3차원 뷰어로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로, 본 발명은 3차원 공간상에서 자유로운 조작이 가능하므로 공간 활용이 용이하며, 제조현상이나, 건설현장 등에서 장비를 가설하기 전에 시뮬레이션이 가능하도록하여 작업의 능률을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

Description

3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치 {THREE-DIMENSIONAL INPUT DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL VIEWER}

본 발명은 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 작업현장에서 사용되며, 3D 설계도면을 디스플레이하는 3차원 뷰어와 무선으로 연결되어 3차원 공간상에서 입력작업을 할 수 있도록 하는 3차원 입력장치에 관한 것이다.

컴퓨터를 이용함에 있어서, 많은 입력 장치를 필요하고, 존재한다. 그 중 가장 대표적인 입력 장치는 마우스(mouse)이다.

마우스는 컴퓨터 시스템에서 디스플레이 화면상의 위치를 지시하는 장치로서, 크게 볼의 구름작용에 의해 동작하는 볼마우스와, 빛을 감지하여 동작하는 광마우스로 나눌 수 있으며, 또한 선의 유무에 따라 유선마우스와 무선마우스로 구분할 수 있다.

종래기술로서, 대한민국 등록특허공보, 등록번호 제10-0522178호에도 나타난 바와 같이, 일반적인 기존의 광 마우스는 2차원 평면에서 2차원 상대좌표를 출력하는 것으로, 상기 광 마우스는 별도의 패드 위에 접촉된 상태에서 마우스를 움직이면 마우스의 움직임을 검출하여 포인팅 좌표를 출력하게 되어있다.

그러나, 이러한 종래의 마우스는 바닥면에 접촉되어야만 입력장치로서의 역할을 하는 것으로, 제조현장, 건설현장 등과 같은 작업현상에서는 사용하기가 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이를 해결하고자 안출된 것으로, 3D 설계도면을 디스플레이하는 3차원 뷰어와 연결되어, 3차원 공간상에서 조작이 가능하므로, 사용자가 작업현장에서 3차원 공간상에서 포인팅 작업을 할 수 있도록 하는 3차원 입력장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치에 관한 것으로, 상기 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치는, 사용자의 조작에 따라 움직여지는 본체와, 상기 본체에 장착되어 상기 본체의 각속도를 측정하는 자이로센서와 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하는 센서부와, 상기 본체에 장착되며 사용자의 입력을 감지하여 입력신호를 생성하는 버튼부와, 상기 센서부 및 버튼부 중 어느 하나 이상에서 입력되는 입력신호를 수신하여 이에 대응되는 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 3차원 뷰어로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 측정된 신호를 연산처리하여 위치값으로 나타내는 연산부와, 상기 연산부에 의해 연산된 3차원 좌표를 2차원 좌표로 변환하는 좌표변환부와, 상기 본체의 모션속도나 범위를 분석하는 패턴분석부와, 상기 패턴분석부에 의해 설정된 신호값과 상기 연산부를 통해 수신된 신호값을 비교하여 커서의 이동여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치.

따라서 본 발명은 3차원 공간상에서 자유로운 조작이 가능하므로 공간 활용이 용이하다는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 3차원 입력장치를 이용하여, 제조현상이나, 건설현장 등에서 장비를 가설하기 전에 시뮬레이션이 가능하도록하여 작업의 능률을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치의 시스템을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치의 개념도이다.
도3은 본 발명에 따른 3차원 입력장치의 블록도이다.
도4는 본 발명에 따른 패턴분석부의 블록도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일례에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치는, 3D 설계도면을 디스플레이하는 3차원 뷰어와 연결되어, 상기 3차원 뷰어상에 커서를 표시하도록 하여, 원하는 기능을 용이하게 선택할 수 있도록 하는 입력장치이다.

여기서, 상기 3차원 뷰어란, 디스플레이 화면을 포함하는 장치를 일컫는 것으로, 특히, 상기 디스플레이 화면을 통해 3D 설계도 등이 출력되는 모니터 등을 일컫는다.

본 발명의 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치는, 본체, 센서부, 버튼부, 제어부, 통신부를 포함한다.

먼저, 상기 본체는, 본 발명의 3차원 입력장치의 외관을 나타내는 요소이다.

본 발명에서 실시례로서 상기 본체를 사각기둥형상으로 형성하였으나, 상기 본체는, 원기둥형상, 사각박스형상, 파이프와 같은 중공체 형상, 모듈타입 등 사용자가 잡고 사용할 수 있는 범위 내에서 다양한 형상으로 구성되어짐이 바람직하다.

사용자는 상기 본체를 움직여 커서가 원하는 화면상에 위치하도록 한다.

다음으로, 상기 센서부는, 상기 본체에 장착되어 상기 본체의 움직임에 따른 변화를 감지하고 측정하는 요소이다.

상기 센서부는 자이로센서와 가속도센서를 포함하며, 상기 자이로센서와 가속도센서로부터 출력되는 항법 데이터에 근거하여 상기 본체의 모션을 감지한다.

상기 자이로센서는, 회전 각속도를 측정하는 센서이고, 상기 가속도센서는, 가속도를 측정하는 관성센서의 일종이다.

상기 센서부는 상기 센서들의 신호를 바탕으로 상기 공간좌표를 계산하는 것으로, 상기 본체의 좌표계는 3차원이므로, X,Y,Z 3개의 축으로 구성되며, 상기 센서부는 상기 본체의 움직임에 따른 변화를 감지하여 X,Y,Z 3개의 축에 대한 좌표값을 산출한다.

상기 버튼부는 사용자의 입력을 감지하여 입력신호를 생성하는 요소이다.

상기 버튼부는 눌림 여부에 따라 클릭 신호를 출력하는 클릭버튼과, 화면의 줌/아웃이 가능하도록 하는 줌아웃버튼 등을 포함한다.

본 발명에서 상기 버튼부는 스틱타입으로 마련되되, 상기 본체의 상부에 장착되어 사용자의 조작이 용이하도록 하였으나, 상기 버튼부는 사용자의 필요에 따라 다양한 형상으로 형성되어질 수 있다.

예를 들면, 상기 버튼부는, 관용적으로 널리 사용되고 있는 마우스와 동일하게 왼쪽버튼과 오른쪽버튼 그리고 상기 왼쪽버튼과 오른쪽버튼 사이에 마련되는 구동휠 등을 포함하도록 마련되고, 그 기능 또한 동일하도록 하여, 사용자가 큰 어려움 없이 본 발명의 3차원 입력장치를 사용하도록할 수도 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 센서부 및 버튼부 중 어느 하나 이상에서 입력되는 입력신호를 수신하여 3차원 뷰어에 커서가 이동되는 상태를 제어하는 요소이다.

상기 제어부는, 연산부, 좌표변환부, 패턴분석부, 판단부를 포함한다.

먼저, 상기 연산부는, 상기 자이로센서 및 가속도센서에서 측정된 측정값 수신받아 이상적인 운동량으로 산출하고, 그 산출된 운동량을 상기 운동량에 비례한 위치량으로 연산하는 역할을 한다.

이 때, 상기 자이로센서 및 가속도센서에 의해 발생된 신호는 A/D변환기에 의해 디지털 신호로 변환된 상태이다.

그리고 상기 연산부는 상보필터를 포함하는 것으로, 상기 상보필터를 통해 상기 자이로센서에서 측정된 각속도값과, 상기 가속도센서에서 측정된 가속도값을 상호보완하여 이상적인 값으로 산출한 뒤, 위치량으로 산출되어진다.

여기서, 상보필터는, 자이로센서와 가속도센서의 오차값을 보완하여 안정적인 값을 산출하는 요소이다.

다음으로, 상기 좌표변환부 상기 연산부에 의해 측정된 본체의 좌표를 3차원 뷰어의 좌표로 변환하는 요소이다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 본체의 좌표계는 3차원이므로, X,Y,Z 3개의 축으로 구성되고. 상기 3차원 뷰어의 좌표계는 2차원이므로 X,Y 2개의 축으로 구성되는데, 상기 좌표변환부는 상기 연산부에서 산출된 3차원 좌표를 2차원 좌표로 변환하여, 상기 3차원뷰어에서의 커서 위치를 제어하도록 한다.

이어서, 상기 패턴분석부란, 사용자의 모션의 속도와 범위 등의 패턴을 분석하여, 사용자가 의도하지 않은 부정확한 움직임에 대해 커서가 이동되지 않도록 하는 것이다.

상기 패턴분석부는 데이터수집과정을 거쳐, 상기 본체의 모션을 미리 분석하여, 모션의 정도에 따른 허용범위를 설정하여, 사용자가 의도한 움직임에 대해서만 3차원뷰어의 디스플레이화면에서 커서가 이동하도록 한다.

다시 말해, 상기 본체의 흔들림을 분석하여 미리 설정된 범위 미만 또는 이상의 모션에 대해서는, 사용자가 의도하지 않은 움직임으로 판단하고, 커서가 이동되지 않도록 하는 것이다.

상기 패턴분석부는 사용자가 맨 처음 기기를 설정할 시, 패턴분석을 위한 별도의 모션입력과정을 거치도록 하여 데이터가 수집되도록 할 수도 있다.

이는, 사용자에 따라 하나의 제스처를 그리는 크기가 다르기 때문에, 사용자에 맞게 제스처와 비제스처를 구분하기 위한 것이다.

또는, 다양한 실험자들의 동작 사례를 수집하여, 실험자들의 모션에 대한 데이터를 수집하여 미리 기기에 설정하여 사용자가 별도의 모션입력과정 없이 사용하도록 할 수도 있다.

상기 판단부는, 상기 클릭부에 의한 클릭 이벤트 판단 여부를 판단하고, 상기 패턴분석부에 의해 설정된 신호값과 상기 좌표변환부를 통해 수신된 신호값을 비교하여 커서의 이동여부를 판단하는 역할을 한다.

즉, 상기 좌표변환부를 통해 변환된 좌표와, 모션의 속도 등을 기설정된 설정값과 비교하여, 커서의 움직임 신호가 실제로 출력되거나 미출력되도록 한다.

설정된 범위 미만의 모션은, 사용자가 버튼을 클릭할 때 발생할 수 있는 흔들림이나, 사용자의 손떨림 등 사용자가 의도하지 않은 부정확한 움직임에 대해 커서가 이동되지 않도록 하는 것이며,

설정된 범위 이상의 모션은, 이동범위가 너무 커서, 디스플레이화면의 급작스럽게 이동되어 사용자가 디스플레이화면상의 내용을 판독할 수 없는 문제가 발생하지 않도록 하는 것이다.

그리고 이때, 상기 설정된 범위 이상의 모션에 대해서는, 커서의 이동 속도를 축소하여, 사용자가 의도한 대로 디스플레이 화면이 움직일 수 있도록 할 수도 있다.

따라서 상기 패턴분석부 및 판단부는 상기 본체가 특정위치에 고정되어 있지 않은 채로 사용되기 때문에 부정확한 움직임에 의해 커서의 제어가 쉽지않다는 문제점을 해결하여 사용자가 본 발명의 3차원 입력장치를 용이하게 사용하도록 하는 것이다.

상기 통신부는, 상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 외부로 전송하기 위한 요소이다.

여기서 외부란, 3차원 뷰어(단말기)를 포함한 디스플레이 장치들을 일컫는다.

그리고, 통신부 IrDA(InfraredData Association), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 방식을 이용하거나, 시리얼 포트(serial port), USB(Universal Serial Bus) 등을 이용한 직접 연결 방식을 이용해 전자장치와 정보교환을 행한다.

또한, 본 발명은 상기 본체에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 더 포함한다.

상기 전원공급부는 본체의 일측에 전원을 온/오프하는 버튼으로 마련되어 구성되거나 또는, 음성이나 특정 동작에 의해 본체가 활성화 또는 비활성화 되도록하여 오작동을 방지하도록 할 수도 있다.

그리고 본 발명에서의 상기 본체는 무선으로 구성되므로, 배터리를 내장하여, 외부의 전력을 공급받아 저장하도록 하는 것이 바람직하다 할 것이다.

또한, 배터리의 잔량이 임계값 이하가 되면 상기 전원공급부는 제어부로 배터리 교체 신호를 보내고, 이 신호를 수신받은 제어부는, 별도의 발광부 또는 알람부를 통해 사용자에게 이를 알리도록 한다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시례를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시례가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

10:3차원 뷰어
1000:3차원 입력장치
100:본체
200:센서부
300:버튼부
400:제어부
420:연산부
440:좌표변환부
460:패턴분석부
480:판단부
500:통신부

Claims (2)

1. 사용자의 조작에 따라 움직여지는 본체;
   상기 본체에 장착되어 상기 본체의 각속도를 측정하는 자이로센서와 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하는 센서부;
   상기 본체에 장착되며 사용자의 입력을 감지하여 입력신호를 생성하는 버튼부;
   상기 센서부 및 버튼부 중 어느 하나 이상에서 입력되는 입력신호를 수신하여 이에 대응되는 제어신호를 생성하는 제어부;
   상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 3차원 뷰어로 전송하는 통신부;를 포함하되,
   상기 제어부는,
   상기 센서부에서 측정된 신호를 연산처리하여 위치값으로 나타내는 연산부;
   상기 연산부에 의해 연산된 3차원 좌표를 2차원 좌표로 변환하는 좌표변환부;
   상기 본체의 모션속도나 범위를 분석하는 패턴분석부;
   상기 패턴분석부에 의해 설정된 신호값과 상기 연산부를 통해 수신된 신호값을 비교하여 커서의 이동여부를 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 뷰어를 위한 3차원 입력장치.
   
2. 삭제

Images