KR102392900B1 - 3D measurement method of mechanical vibration using camera and distance sensor - Google Patents

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KR102392900B1
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Abstract

본 발명은 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라를 이용하여 기계 장치의 X, Y축 진동을 측정하고, 거리측정센서를 이용하여 기계장치의 Z축 진동을 측정함으로써 운전중인 소정 기계 장치의 진동을 3차원적으로 측정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제 1 실시예인 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은,
상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여
(a-1) 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치의 영상을 획득하는 단계;
(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치를 추출하는 단계;
(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;
(a-4) 상기 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;
(a-5) 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;
(a-6) 상기 X축 변이 평균치와 상기 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,
상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여
(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;
(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;
(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;
(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법"을 사용하는 경우 진동하는 기계 장치의 마모나 변형 정도를 실시간으로 파악할 수 있다는 이점이 있다
The present invention relates to a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, and more specifically, measuring the X and Y axis vibration of a mechanical device using a camera, A method for three-dimensionally measuring the vibration of a mechanical device in operation by measuring the Z-axis vibration of the device.
A three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, which is a first embodiment according to the present invention,
To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device
(a-1) acquiring an image of a mechanical device to be measured through a camera;
(a-2) extracting a plurality of feature positions for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;
(a-3) measuring a disparity of the feature positions;
(a-4) dividing the variation of the feature positions into X-axis and Y-axis variation;
(a-5) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions;
(a-6) performing the step of displaying the average value of the X-axis variation and the Y-axis variation average value in real time,
To measure the Z-axis displacement of the mechanical device
(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;
(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;
(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;
(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; characterized in that it is performed.
When the "three-dimensional measurement method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed in the present invention is used, there is an advantage that the degree of wear or deformation of a vibrating mechanical device can be grasped in real time.

Description

카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법{3D measurement method of mechanical vibration using camera and distance sensor}3D measurement method of mechanical vibration using camera and distance sensor

본 발명은 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라를 이용하여 기계 장치의 X, Y축 진동을 측정하고, 거리측정센서를 이용하여 기계장치의 Z축 진동을 측정함으로써 운전중인 소정 기계 장치의 진동을 3차원적으로 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, and more specifically, measuring the X and Y axis vibration of a mechanical device using a camera, A method for three-dimensionally measuring the vibration of a mechanical device in operation by measuring the Z-axis vibration of the device.

기계 장치는 회전 등에 의하여 진동이 발생하고, 이 진동에 의하여 기계 장치의 지속적인 변형이 발생하거나 고장의 원인이 된다.Vibration occurs in mechanical devices due to rotation, etc., and this vibration causes continuous deformation of mechanical devices or causes malfunctions.

회전하는 기계 장치는 또한 마모가 발생하여 진동을 유발한다. Rotating mechanical devices also suffer from wear, which causes vibrations.

이때, 기계 장치의 특정 위치의 진동을 측정하여 기계 장치의 마모 상태를 분석할 수 있다. In this case, the wear state of the mechanical device may be analyzed by measuring the vibration of a specific position of the mechanical device.

종래에는 진동을 측정하기 위하여 진동 센서를 기계 장치에 부착하여 진동을 측정하기 때문에 진동 센서를 위한 별도의 전원 공급이 필요하고 별도의 전원선과 신호선을 연결하여야 하는 문제가 있었다.Conventionally, since a vibration sensor is attached to a mechanical device to measure vibration in order to measure vibration, a separate power supply for the vibration sensor is required, and there is a problem in that a separate power line and a signal line must be connected.

또한 진동 센서는 기계 장치의 진동에 의하여 센서가 오작동하는 상황도 발생하는 문제가 있었다.In addition, the vibration sensor has a problem in that the sensor malfunctions due to the vibration of the mechanical device.

1. 특허출원번호 : 10-2014-0078067, 발명의 명칭 : "카메라 이미지를 이용한 진동변위 측정방법"1. Patent application number: 10-2014-0078067, title of invention: "Method for measuring vibration displacement using camera image"

본 발명은 카메라와 거리 측정 센서를 활용하여 기계 장치의 3차원 진동을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring three-dimensional vibration of a mechanical device using a camera and a distance measuring sensor.

본 발명에서는 카메라를 활용하여 상하, 좌우 진동(X축, Y축 진동)을 측정하고, 거리 측정 센서를 이용하여 기계 장치의 진동(Z축 진동)을 측정하고자 한다.In the present invention, vertical and horizontal vibrations (X-axis, Y-axis vibration) are measured using a camera, and vibration (Z-axis vibration) of a mechanical device is measured using a distance measuring sensor.

본 발명에 따른 제 1 실시예인 1대의 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은,
상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여
(a-1) 1대의 상기 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치 전체의 영상을 획득하는 단계;
(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치를 추출하는 단계;
(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;
(a-4) 상기 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;
(a-5) 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;
(a-6) 상기 X축 변이 평균치와 상기 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,
상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여
(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;
(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;
(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;
(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예인 1대의 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은,
상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여
(a-1) 1대의 상기 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치 전체의 영상을 획득하는 단계;
(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치를 추출하는 단계;
(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;
(a-4) 상기 기계 장치를 복수개의 영역으로 구분하는 단계;
(a-5) 상기 복수개의 각 영역 내의 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;
(a-6) 상기 각 영역에 포함되어 있는 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;
(a-7) 상기 각 영역의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 합산하여 최종 X축 변이 평균치와 최종 Y축 변이 평균치를 각기 구하는 단계
(a-8) 상기 최종 X축 변이 평균치와 상기 최종 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,
상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여
(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;
(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;
(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;
(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 한다
A three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, which is a first embodiment according to the present invention,
To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device
(a-1) acquiring an image of the entire mechanical device to be measured through the one camera;
(a-2) extracting a plurality of feature positions for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;
(a-3) measuring a disparity of the feature positions;
(a-4) dividing the variation of the feature positions into X-axis and Y-axis variation;
(a-5) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions;
(a-6) performing the step of displaying the average value of the X-axis variation and the Y-axis variation average value in real time,
To measure the Z-axis displacement of the mechanical device
(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;
(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;
(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;
(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; characterized in that it is performed.
The second embodiment of the present invention, a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a single camera and a distance measuring sensor,
To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device
(a-1) acquiring an image of the entire mechanical device to be measured through the one camera;
(a-2) extracting a plurality of feature positions for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;
(a-3) measuring a disparity of the feature positions;
(a-4) dividing the mechanical device into a plurality of regions;
(a-5) dividing the variation of feature positions within each of the plurality of regions into X-axis and Y-axis displacement;
(a-6) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions included in each region;
(a-7) summing the average X-axis variance and the Y-axis variance of each region to obtain the final X-axis variance average and the final Y-axis variance mean value, respectively
(a-8) performing the step of displaying the final X-axis variance average value and the final Y-axis variance average value in real time,
To measure the Z-axis displacement of the mechanical device
(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;
(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in the operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;
(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;
(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; characterized in that

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본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법"을 사용하는 경우 진동하는 기계 장치의 마모나 변형 정도를 실시간으로 파악할 수 있다는 이점이 있다In the case of using the "three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed in the present invention, there is an advantage that the degree of wear or deformation of a vibrating mechanical device can be grasped in real time.

도 1은 본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법"을 설명하는 기능 블록도이다.
도 2는 카메라의 영상을 분석하여 X, Y축 진동을 측정하는 방법을 설명하는 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 거리측정센서를 활용하여 기계 장치의 Z축 진동을 측정하는 방법을 설명하는 기능 블록도이다.
도 4는 UWB의 광대역 특성을 보여주는 도면이다
1 is a functional block diagram illustrating "a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed in the present invention.
2 is a functional block diagram illustrating a method of measuring X and Y-axis vibration by analyzing an image of a camera.
3 is a functional block diagram illustrating a method of measuring the Z-axis vibration of a mechanical device by using the distance measuring sensor proposed in the present invention.
4 is a diagram showing the broadband characteristics of UWB.

이하, 도면 등을 참조하여 본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법"에 대하여 설명하기로 한다Hereinafter, "a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed by the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법"을 설명하는 기능 블록도이다.1 is a functional block diagram illustrating "a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed in the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법을 실시하기 위하여, CCTV와 같은 영상촬영장치인 카메라, 거리측정센서, 3차원 변이 측정 장치, 그리고 상태 분석 및 경보 장치가 제공된다.As shown, in order to implement the three-dimensional measuring method of vibration of a mechanical device according to the present invention, a camera such as a CCTV camera, a distance measuring sensor, a three-dimensional disparity measuring device, and a state analysis and alarm device are provided. .

본 발명에 있어서, 카메라는 진동하는 기계 장치의 X축, Y 축 변이 측정을 위한 영상을 제공하며, 기계 장치로부터 소정 거리 거리측정센서는 Z축 변이 측정을 위하여 소정 주파수대의 무선 신호(예컨대, Ultra wide band signal)를 송수신할 수 있다In the present invention, the camera provides an image for measuring X-axis and Y-axis displacement of a vibrating mechanical device, and a distance measuring sensor at a predetermined distance from the mechanical device uses a radio signal (eg, Ultra wide band signal) can be transmitted and received

다음, 도 1에 도시된 본 발명의 3차원변이 측정 장치는 카메라에 의하여 촬영된 영상과 거리측성센서를 통하여 수신된 무선신호를 분석하여 진동하는 기계장치의 X, Y, Z축 변이를 계산한다.Next, the 3D disparity measuring device of the present invention shown in FIG. 1 analyzes the image captured by the camera and the wireless signal received through the distance measurement sensor to calculate the X, Y, and Z-axis displacement of the vibrating mechanical device. .

마지막으로, 본 발명의 상태분석 및 경보 장치는 3차원변이 측정 장치에 의하여 계산된 X, Y, Z 축 변이에 대하여 주파수특성 분석, 기계학습(SVM, 딥러닝 등) 등을 적용하여 진동하는 기계장치의 기계 마모 상태 등을 추정하고, 이를 근거로 단계별 경보 또는 상태 정보를 전파할 수 있다. Lastly, the state analysis and alarm device of the present invention is a machine that vibrates by applying frequency characteristic analysis, machine learning (SVM, deep learning, etc.) It is possible to estimate the mechanical wear state of the device, and to propagate a step-by-step alarm or status information based on this.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 "카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법" 중에서 (1) 카메라를 활용하여 기계 장치의 X, Y축 진동을 측정하는 방법과 (2) 거리측정센서를 활용하여 기계 장치의 Z축 진동을 측정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, among the "three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor" proposed in the present invention, (1) a method of measuring the X and Y-axis vibration of a mechanical device using a camera and (2) distance A method of measuring the Z-axis vibration of a mechanical device using a measuring sensor will be described.

(1) 카메라를 활용하여 기계 장치의 X, Y축 진동을 측정하는 방법(1) How to measure the X, Y axis vibration of a mechanical device using a camera

도 2는 카메라의 영상을 분석하여 X, Y축 진동을 측정하는 방법을 설명하는 기능 블록도이다.2 is a functional block diagram illustrating a method of measuring X and Y-axis vibration by analyzing an image of a camera.

먼저, 카메라에 의하여 촬영되는 기계 장치의 영상으로부터 코너 검출을 수행하여 기계 장치의 특징 위치를 추출한다. 코너 검출에 의하여 추출되는 특정 위치는 포인트로 특정되게 된다First, a feature position of the mechanical device is extracted by performing corner detection from an image of the mechanical device captured by the camera. A specific position extracted by corner detection is specified as a point

다음, 진동하는 기계 장치의 영상에 포함되어 있는 특징 위치의 모션 벡터(움직임 벡터)를 추출한다. 도면에서 파란색으로 표시된 각 부분들은 특징 위치에 대응하는 모션 벡터의 최대치를 각각 나타낸다. 참고로, 모션벡터를 추출하는 방법은 당업계에 알려진 다양한 모션 벡터 추출 알고리즘을 적용할 수 있을 것이다 본 발명의 경우 Farneback's Algorithm 을 사용하였다.Next, the motion vector (motion vector) of the feature position included in the image of the vibrating mechanical device is extracted. In the figure, each part indicated in blue represents the maximum value of the motion vector corresponding to the feature position, respectively. For reference, a method of extracting a motion vector may apply various motion vector extraction algorithms known in the art. In the present invention, Farneback's Algorithm was used.

모션 벡터의 X, Y 축 변이 계산을 위해 기계 장치에 대하여 임의로 설정하는 소정 블록 영역내의 모션 벡터를 추출한 다음, 각 블록 영역내에서 모션 벡터를 X, Y축으로 분리함으로써 진동하는 기계 장치 각 부분의 X, Y 축 변이를 계산하였다(참고로, 본 발명에 있어서, 모션 벡터의 X, Y 축 변이 계산을 위해 기계 장치에 대하여 임의로 설정하는 소정 블록 영역내의 모션 벡터를 추출한 후, 전술한 과정을 수행할 수도 있으며, 모션 벡터 추출 후 소정 블록 영역을 선택한 후 X, Y 축 변이의 평균치를 계산할 수도 있을 것이다.)In order to calculate the X, Y axis displacement of the motion vector, the motion vector within a predetermined block area that is set arbitrarily for the mechanical device is extracted, and then the motion vector is separated into the X and Y axes within each block area. X, Y axis displacement was calculated (for reference, in the present invention, after extracting a motion vector within a predetermined block area arbitrarily set with respect to the mechanical device for calculating the X, Y axis displacement of the motion vector, the above-described process is performed Alternatively, after motion vector extraction, a predetermined block area may be selected and then the average value of the X and Y axis displacements may be calculated.)

그리고, 본 발명에서는 측정 오차를 줄이기 위하여 각 블록 영역 내의 X, Y축 변이의 평균치를 계산한 후 이들을 모두 합산하여 진동하는 기계 장치 전체에 대한 X, Y축 변이의 평균치를 계산한다 And, in the present invention, in order to reduce the measurement error, the average value of the X and Y-axis displacement within each block area is calculated, and then they are summed to calculate the average value of the X and Y-axis displacement for the entire vibrating mechanical device.

이러한 과정을 거쳐 본 발명에서는 진동하는 기계 장치의 각 영역별 X축 및 Y축 변이를 실시간으로 계산할 수 있음은 물론 기계 장치 전체의 X축 및 Y축 변이 평균치를 실시간으로 계산할 수 있다 Through this process, in the present invention, the X-axis and Y-axis displacement for each region of the vibrating mechanical device can be calculated in real time, and the average value of the X-axis and Y-axis displacement of the entire mechanical device can be calculated in real time.

한편, 모션 벡터의 X, Y 축 변이 계산을 위해 기계 장치에 대하여 임의로 설정하는 소정 블록 영역을 설정하지 않고, 기계 장치에 대한 전체 모션 벡터를 추출한 다음, 각 모션 벡터를 X, Y축으로 각각 분리한 후 의 X, Y축 변이의 전체 평균치를 계산한 후 이들을 모두 합산하여 진동하는 기계 장치 전체에 대한 X, Y축 변이의 평균치를 계산할 수도 있다On the other hand, for calculating the X, Y axis displacement of the motion vector, the entire motion vector for the mechanical device is extracted without setting a predetermined block area arbitrarily set for the mechanical device, and then each motion vector is separated into the X and Y axes, respectively. After calculating the overall average of the X and Y-axis displacement after

즉, 본 발명의 실시에 있어, 블록 영역을 대상으로 X, Y 축 변이의 평균치를 합산하여 최종 X, Y 축 변이를 실시간으로 계산할 수 있으며, 블록 영역 지정없이 X, Y 축 변이의 평균치를 계산할 수 있을 것이다. That is, in the practice of the present invention, the final X and Y axis variance can be calculated in real time by summing the average values of the X and Y axis variances for the block area, and the average of the X and Y axis variances can be calculated without specifying the block area. will be able

도 2의 변위 그래프는 X축 변이와 Y 축 변이를 나타내며, 가로축은 시간축으로 단위는 [ms]이다.The displacement graph of FIG. 2 shows the displacement on the X-axis and the displacement on the Y-axis, and the horizontal axis is the time axis and the unit is [ms].

도면에서 알 수 있듯이, 진동하는 기계 장치의 X, Y 축 변이를 실시간으로 볼 수 있다. 참고로, 도 2에서 알 수 있듯이, 모션 벡터 추출 대상인 객체인 기계 장치는 1대의 카메라를 통하여 전체 촬영된다. As can be seen from the drawing, the X and Y axis transitions of the vibrating mechanical device can be viewed in real time. For reference, as can be seen in FIG. 2 , the entire mechanical device, which is an object to be extracted with a motion vector, is photographed through one camera.

(2) 거리측정센서를 활용하여 기계 장치의 Z축 진동을 측정하는 방법(2) How to measure the Z-axis vibration of a mechanical device using a distance measuring sensor

도 3은 본 발명에서 제안하는 거리측정센서를 활용하여 기계 장치의 Z축 진동을 측정하는 방법을 설명하는 기능 블록도이다. 3 is a functional block diagram illustrating a method of measuring the Z-axis vibration of a mechanical device by using the distance measuring sensor proposed in the present invention.

먼저, 기계장치 주변환경의 주파수 특성을 분석하기 위하여 기계 장치를 운전하지 않는 상태에서 거리측정센서를 활용하여 무선신호를 송신하고 반사되는 신호를 수신하여 기계장치 주변환경의 주파수 특성 즉, 배경 주파수 특성

Figure 112020067116557-pat00001
를 측정한다.First, in order to analyze the frequency characteristics of the surrounding environment of the mechanical device, in a state where the mechanical device is not operated, a wireless signal is transmitted using a distance measuring sensor and a reflected signal is received to receive the reflected signal, that is, the frequency characteristic of the surrounding environment of the mechanical device, that is, the background frequency characteristic.
Figure 112020067116557-pat00001
measure

참고로, 배경 주파수 특성 분석을 위하여 수 차례 무선신호의 송신과 반사신호 수신을 수행하여 평균을 통하여 배경 주파수 특성을 추정할 수도 있다. 또한 이 과정에 수 분이 소요될 수 있다.For reference, in order to analyze the background frequency characteristic, the background frequency characteristic may be estimated through averaging by performing the transmission of the radio signal and the reception of the reflected signal several times. Also, this process can take several minutes.

다음, 배경 주파수 특성을 분석한 후 기계장치 운전을 시작한다.Next, after analyzing the background frequency characteristics, the operation of the machinery is started.

기계장치 운전을 할 때, 배경 주파수 특성 분석과 같은 방법으로 거리측정센서를 활용하여 무선 신호를 송신하고 기계장치로부터 반사되는 신호를 측정하고, 전경 주파수분석

Figure 112020067116557-pat00002
을 한다.When driving machinery, using the distance measuring sensor in the same way as the background frequency characteristic analysis, transmits a wireless signal, measures the signal reflected from the machinery, and analyzes the foreground frequency.
Figure 112020067116557-pat00002
do

다음, 배경주파수 특성

Figure 112020067116557-pat00003
과 전경 주파수 특성
Figure 112020067116557-pat00004
의 차이로부터 차 주파수 특성
Figure 112020067116557-pat00005
를 계산한다.Next, the background frequency characteristics
Figure 112020067116557-pat00003
and foreground frequency characteristics
Figure 112020067116557-pat00004
The difference frequency characteristic from the difference of
Figure 112020067116557-pat00005
to calculate

진동하는 기계 장치의 경우 거리측정센서에서 송출되는 신호의 송수신 시간에 차이가 발생하고 이는 수신되는 신호의 주파수 특성 변화를 초래한다 In the case of a vibrating mechanical device, a difference occurs in the transmission/reception time of the signal transmitted from the distance measuring sensor, which causes a change in the frequency characteristic of the received signal.

따라서, 전파 전달 속도와 차 주파수 특성으로부터 거리를 계산하고 이 거리를 변이를 통하여 Z 축 진동을 측정할 수 있다.Therefore, the distance can be calculated from the propagation speed and difference frequency characteristics, and the Z-axis vibration can be measured by changing the distance.

(3) Z-축 변이 측정을 위한 거리 측정 과정(3) Distance measurement process for measuring Z-axis displacement

배경 주파수 특성을 분석하기 위하여 거리측정센서로부터 송신되는 무선 신호와 반사되는 신호 또는 거리측정센서와 기계 장치 간의 거리, 즉 Z-축 방향으로 변이를 측정하기 위하여 송신하는 무선신호와 반사되는 신호의 예는 도 4에 도시되어 있으며, 도 5는 Z-축 변이 측정을 위한 흐름도와 변이 결과 예시도이다.Examples of the radio signal and reflected signal transmitted from the distance measuring sensor to analyze the background frequency characteristics, or the radio signal and the reflected signal transmitted to measure the distance between the distance measuring sensor and the mechanical device, that is, the variation in the Z-axis direction is shown in FIG. 4 , and FIG. 5 is a flowchart for measuring Z-axis displacement and an exemplary diagram of displacement results.

도 4에서 알 수 있듯이, 기계 장치의 소정 위치로 송신된 무선 신호와 그로부터 반사된 신호의 패턴에 차이가 있음을 알 수 있다As can be seen from FIG. 4 , it can be seen that there is a difference in the pattern of the radio signal transmitted to a predetermined position of the mechanical device and the signal reflected therefrom.

송신되는 무선 신호가 동일하더라도 정지 상태의 기계 장치에서 반사되는 배경 주파수 특성과 동작 상태의 기계 장치에서 반사되는 전경 주파수 특성은 상이하다. 또한 기계 장치의 진동 특성에 따라 반사되는 전경 주파수 특성도 달라진다.Even if the transmitted radio signal is the same, the background frequency characteristic reflected by the mechanical device in a stationary state and the foreground frequency characteristic reflected by the mechanical device in the operating state are different. Also, the reflected foreground frequency characteristics vary according to the vibration characteristics of the mechanical device.

수신 신호에 대하여 구현 실시예는 도 5와 같은 과정으로 거리를 측정한다. 구현 실시예에서는 수신 신호에 대하여 23.328 GHz 로 샘플링을 한다.With respect to the received signal, the embodiment measures the distance in the same manner as in FIG. 5 . In the embodiment, the received signal is sampled at 23.328 GHz.

송신하여 수신되는 신호를 계산량을 고려하여 1 프레임 당 1,536 샘플을 표본화(샘플링) 하고 주파수 변환을 통하여 주파수 빈(bin)을 얻는다.Considering the amount of calculation of the transmitted and received signal, 1,536 samples per frame are sampled (sampling), and a frequency bin is obtained through frequency conversion.

구현 예의 샘플링 주파수를 기준으로 펄스 반복 간격(pulse repetition interval)은

Figure 112020067116557-pat00006
이 된다.Based on the sampling frequency of the embodiment, the pulse repetition interval is
Figure 112020067116557-pat00006
becomes this

거리,

Figure 112020067116557-pat00007
으로 계산된다. 즉 주파수 영역에서 1,535 빈은 센서로부터 특정 물체까지의 거리가 약 9.9 m 가 되는 것을 의미한다.Street,
Figure 112020067116557-pat00007
is calculated as That is, 1,535 bins in the frequency domain means that the distance from the sensor to a specific object is about 9.9 m.

구현 예에서는 계산량을 고려하여 주파수 빈을 1/8로 변환하여 192 빈으로 변환하고 이중에서 180 빈에 대한 주파수 특성 분석하고 거리를 측정한다.In the implementation example, considering the amount of computation, frequency bins are converted to 1/8 and converted to 192 bins, and frequency characteristics are analyzed for 180 bins and the distance is measured.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은 카메라를 활용하여 소정 거리에 이격되어 있는 진동하는 기계 장치의 X, Y축 변이를 측정하고, 거리측정센서를 활용하여 진동하는 기계 장치의 Z 축 변이를 실시간으로 계산할 수 있다. As described above, the three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor proposed in the present invention measures the X, Y-axis displacement of a vibrating mechanical device spaced apart at a predetermined distance by using a camera. And, by using a distance measuring sensor, the Z-axis displacement of a vibrating mechanical device can be calculated in real time.

지금까지 설명한 본 발명의 기술적 사상을 요약하여 정리하면 다음과 같다The technical idea of the present invention described so far is summarized as follows.

본 발명에 따른 제 1 실시예인 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은,A three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, which is a first embodiment according to the present invention,

상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여 To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device

(a-1) 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치의 영상을 획득하는 단계;(a-1) acquiring an image of a mechanical device to be measured through a camera;

(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치를 추출하는 단계;(a-2) extracting a plurality of feature positions for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;

(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;(a-3) measuring a disparity of the feature positions;

(a-4) 상기 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;(a-4) dividing the variation of the feature positions into X-axis and Y-axis variation;

(a-5) 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;(a-5) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions;

(a-6) 상기 X축 변이 평균치와 상기 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,(a-6) performing the step of displaying the X-axis variance average value and the Y-axis variance average value in real time,

상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여 To measure the Z-axis displacement of the mechanical device

(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;

(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;

(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;

(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 한다(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; characterized in that

본 발명의 제 2 실시예인 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법은,The second embodiment of the present invention is a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor,

카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법으로서,As a three-dimensional measurement method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor,

상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여 To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device

(a-1) 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치의 영상을 획득하는 단계;(a-1) acquiring an image of a mechanical device to be measured through a camera;

(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치를 추출하는 단계;(a-2) extracting a plurality of feature positions for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;

(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;(a-3) measuring a disparity of the feature positions;

(a-4) 상기 기계 장치를 복수개의 영역으로 구분하는 단계;(a-4) dividing the mechanical device into a plurality of regions;

(a-5) 상기 복수개의 각 영역 내의 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;(a-5) dividing the variation of feature positions in each of the plurality of regions into X-axis and Y-axis displacement;

(a-6) 상기 각 영역에 포함되어 있는 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;(a-6) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions included in each region;

(a-7) 상기 각 영역의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 합산하여 최종 X축 변이 평균치와 최종 Y축 변이 평균치를 각기 구하는 단계(a-7) summing the average X-axis variance and the Y-axis variance of each region to obtain the final X-axis variance average and the final Y-axis variance mean value, respectively

(a-8) 상기 최종 X축 변이 평균치와 상기 최종 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,(a-8) performing the step of displaying the final X-axis variance average value and the final Y-axis variance average value in real time,

상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여 To measure the Z-axis displacement of the mechanical device

(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;

(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;

(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;

(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 한다(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; characterized in that

따라서 본 발명에서 제안하는 방법을 사용하여 기계 장치의 진동 특성을 분석하는 경우 안정된 상태에서 해당 기계 장치의 마모 특성을 파악할 수 있다는 이점이 있다. Therefore, when the vibration characteristics of a mechanical device are analyzed using the method proposed in the present invention, there is an advantage in that the wear characteristics of the mechanical device can be determined in a stable state.

Claims (2)

1대의 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법으로서,
상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여
(a-1) 1대의 상기 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치 전체의 영상을 획득하는 단계;
(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치(복수개의 포인트로 특정)를 추출하는 단계;
(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;
(a-4) 상기 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;
(a-5) 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;
(a-6) 상기 X축 변이 평균치와 상기 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,
상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여
(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;
(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;
(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;
(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 하는 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법.
As a three-dimensional measurement method of mechanical device vibration using one camera and a distance measuring sensor,
To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device
(a-1) acquiring an image of the entire mechanical device to be measured through the one camera;
(a-2) extracting a plurality of feature positions (specified by a plurality of points) for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;
(a-3) measuring a disparity of the feature positions;
(a-4) dividing the variation of the feature positions into X-axis and Y-axis variation;
(a-5) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions;
(a-6) performing the step of displaying the average value of the X-axis variation and the Y-axis variation average value in real time,
To measure the Z-axis displacement of the mechanical device
(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;
(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;
(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;
(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, characterized in that performing.
1대의 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법으로서,
상기 기계 장치의 X 및 Y축 변이를 측정하기 위하여
(a-1) 1대의 상기 카메라를 통하여 측정 대상인 기계 장치 전체의 영상을 획득하는 단계;
(a-2) 상기 영상 속 상기 기계 장치에 대하여 코너 검출법을 실시하여 상기 기계 장치를 특정하기 위한 복수개의 특징 위치(복수개의 포인트로 특정)를 추출하는 단계;
(a-3) 상기 특징 위치들의 변이를 측정하는 단계;
(a-4) 상기 기계 장치를 복수개의 영역으로 구분하는 단계;
(a-5) 상기 복수개의 각 영역 내의 특징 위치들의 변이를 X축 및 Y축 변이로 구분하는 단계;
(a-6) 상기 각 영역에 포함되어 있는 상기 특징 위치들의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 구하는 단계;
(a-7) 상기 각 영역의 X축 변이 평균치와 Y축 변이 평균치를 합산하여 최종 X축 변이 평균치와 최종 Y축 변이 평균치를 각기 구하는 단계
(a-8) 상기 최종 X축 변이 평균치와 상기 최종 Y축 변이 평균치를 실시간으로 표시하는 단계를 실시하며,
상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하기 위하여
(b-1) 비운전 상태에서 상기 기계 장치의 소정 위치에 대하여 거리측정센서에서 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 1 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 배경 주파수를 분석하는 과정을 적어도 한번 이상 실시하여 상기 배경 주파수 특성을 구하는 단계;
(b-2) 상기 단계 (b-1) 후 상기 기계 장치를 운전 상태로 유지한 상태에서, 상기 거리측정센서에서 상기 기계 장치의 상기 소정 위치에 대하여 상기 무선 신호를 송신한 후 반사되는 제 2 반사 신호를 수신하여 상기 기계 장치의 전경 주파수 특성을 분석하는 단계;
(b-3) 상기 배경 주파수 특성과 상기 전경 주파수 특성의 차이인 차 주파수 특성을 계산하여 상기 기계 장치의 Z축 변이를 측정하는 단계;
(b-4) 상기 Z축 변이를 실시간으로 표시하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 하는 카메라와 거리측정센서를 활용한 기계 장치 진동의 3차원 측정 방법.
As a three-dimensional measurement method of mechanical device vibration using one camera and a distance measuring sensor,
To measure the X and Y-axis displacement of the mechanical device
(a-1) acquiring an image of the entire mechanical device to be measured through the one camera;
(a-2) extracting a plurality of feature positions (specified by a plurality of points) for specifying the mechanical device by performing a corner detection method on the mechanical device in the image;
(a-3) measuring a disparity of the feature positions;
(a-4) dividing the mechanical device into a plurality of regions;
(a-5) dividing the variation of feature positions within each of the plurality of regions into X-axis and Y-axis displacement;
(a-6) obtaining an average X-axis disparity and a Y-axis disparity of the feature positions included in each region;
(a-7) summing the average X-axis variance and the Y-axis variance of each region to obtain the final X-axis variance average and the final Y-axis variance mean value, respectively
(a-8) performing the step of displaying the final X-axis variance average value and the final Y-axis variance average value in real time,
To measure the Z-axis displacement of the mechanical device
(b-1) the process of analyzing the background frequency of the mechanical device by receiving the first reflected signal reflected after transmitting the radio signal from the distance measuring sensor to the predetermined position of the mechanical device in the non-operation state at least once obtaining the background frequency characteristic by carrying out;
(b-2) After the step (b-1), in a state in which the mechanical device is maintained in an operating state, the distance measuring sensor transmits the radio signal to the predetermined position of the mechanical device and then reflects the second analyzing a foreground frequency characteristic of the mechanical device by receiving a reflected signal;
(b-3) measuring a Z-axis shift of the mechanical device by calculating a difference frequency characteristic that is a difference between the background frequency characteristic and the foreground frequency characteristic;
(b-4) displaying the Z-axis shift in real time; a three-dimensional measuring method of mechanical device vibration using a camera and a distance measuring sensor, characterized in that performing.
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