KR19980027337A - Position and attitude measuring device in 3D space and its method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 측정 데이터 보다 적은 수의 센서가 부착되고 회전되는 회전원판과; 상기 회전원판을 구동시키고 1차로 원하는 위치로 이동시키는 구동원; 및 상기 1차 이동 후 2차로 원하는 위치에 고정시키는 정밀위치결정부로 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring position and attitude in three-dimensional space, and in particular, a rotating disk to which a smaller number of sensors are attached and rotated than the measurement data; A driving source for driving the rotating disc and primarily moving to a desired position; And it is characterized in that it is provided with a precision positioning unit for fixing to the desired position in the second after the first movement.

따라서, 본 발명은 종래의 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치에 설치된 고가의 레이져 센서의 갯수를 감소시킴에 따라 생산단가가 낮아지며 가격경쟁력이 높아지는 효과가 있다.Therefore, the present invention reduces the production cost and increases the price competitiveness by reducing the number of expensive laser sensors installed in the apparatus for measuring the position and attitude in the conventional three-dimensional space.

Description

3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치 및 그 방법Position and attitude measuring device in 3D space and its method

본 발명은 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 측정대상물체의 동일한 평면내의 복수개의 측정포인트를 한개의 센서로서 각각의 측정포인트로 위치이동하여 복수개의 측정 위치데이터를 센싱함으로서 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정할 수 있는 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring position and attitude in three-dimensional space, in particular, a plurality of measuring position data by moving a plurality of measuring points in the same plane of the object to be measured to each measuring point as one sensor The present invention relates to an apparatus and method for measuring position and attitude in three-dimensional space that can measure position and attitude in three-dimensional space by sensing.

일반적으로, 3차원 위치 측정장치는 측정 데이터의 갯수에 대응하는 비접촉성 레이져 센서를 가지고 있으며, 더욱 더 정밀한 측정을 하기 위해서는 많은 레이져 센서의 부착이 필요하다. 하지만, 상기 레이져 센서는 고가의 장치이므로 사용의 편리성과 신뢰성 및 경제적 측면에서 적은 센서의 갯수로도 동일한 기능과 데이터를 측정할 수 있는 경제적인 장치 즉, 센서의 갯수를 줄여서 생산단가를 대폭 감소시킬 수 있는 장치의 개발이 시급한 상황이다.In general, the three-dimensional position measuring device has a non-contact laser sensor corresponding to the number of measurement data, and the attachment of many laser sensors is required for more accurate measurement. However, since the laser sensor is an expensive device, it is an economical device capable of measuring the same function and data even with a small number of sensors in terms of ease of use, reliability, and economics, that is, significantly reducing the production cost by reducing the number of sensors. There is an urgent need for the development of such a device.

도 1 은 종래 기술에 의한 3차원 공간상의 직육면체의 위치 및 자세를 측정하는 방법을 나타낸 도면으로서, 공간좌표상의 3개의 직각면, 및 1개의 직육면체로 구성되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the method of measuring the position and attitude | position of the rectangular parallelepiped in three-dimensional space by a prior art, Comprising: It consists of three rectangular faces and one rectangular parallelepiped on spatial coordinates.

한편, 상기 3개의 직각면의 좌표들은 측정장치의 센서위치를 나타낸 것으로서, 측정장치의 xyz 좌표축의 xy 평면에 붙어있는 제 1, 제 2, 제 3 센서와, 측정장치의 xz 평면에 붙어있는 제 4, 제 5 센서, 및 yz 평면에 붙어있는 제 6 센서로 이루어져 있다.On the other hand, the coordinates of the three rectangular planes represent the sensor position of the measuring device, the first, second, third sensor attached to the xy plane of the xyz coordinate axis of the measuring device, and the first attached to the xz plane of the measuring device A fourth sensor, a fifth sensor, and a sixth sensor attached to the yz plane.

또한, 상기 1개의 직육면체는 3차원 공간상의 측정대상물체로서, 직육면체의 xy면에는 3개의 측정포인트가 설정되어 있고, xz면에는 2개의 측정포인트가 설정되어 있으며, yz면에는 1개의 측정포인트가 설정되어 있는 구조로 이루어져 있다.In addition, the one rectangular parallelepiped is an object to be measured in three-dimensional space, three measuring points are set on the xy plane of the rectangular parallelepiped, two measuring points are set on the xz plane, and one measuring point is set on the yz plane. It consists of a set structure.

상기와 같이 구성되어 있는 측정장치에 직육면체의 물체가 들어오면 각 면에 붙어있는 고정된 6개의 센서(제 1 센서∼제 6 센서)는, 직육면체의 6개의 측정포인트의 위치데이터(z1,z2,z3,y3,y4,x5)를 읽어들인다. 그리고, 이미 알고 있는 센서들의 위치 좌표들과 측정된 데이터로부터 6개의 공간좌표값으로 공간기하학으로부터 유도된 다음 식 1과 식 2로부터 직육면체의 중심위치와 직육면체의 자세를 계산하면 3차원 공간상의 직육면체의 위치 및 자세를 측정할 수 있게 된다.When the rectangular parallelepiped object enters the measuring device configured as described above, the fixed six sensors (first to sixth sensors) attached to each surface are position data (z 1 , z of six measuring points of the rectangular parallelepiped). 2 , z 3 , y 3 , y 4 , x 5 ). And from the geometries of 6 spatial coordinates from the known position coordinates and measured data of the sensors, the center position of the cuboid and the posture of the cuboid are calculated from Equations 1 and 2, Position and posture can be measured.

[식1] 중심위치(Px, Py, Pz)[Equation 1] Center position (P x , P y , P z )

, ,

w, u, v = 측정물체(직육면체)의 각변의 길이w, u, v = length of each side of the measuring object (cuboid)

[식2] 자세(α,β,γ) 계산Calculation of posture (α, β, γ)

α = cos-1M,β = cos-1N, γ = cos-1Lα = cos -1 M, β = cos- 1 N, γ = cos- 1 L

(단, α = x 축의 회전각, β = y 축의 회전각, γ = z 축의 회전각)(Where, α = rotation angle on x axis, β = rotation angle on y axis, γ = rotation angle on z axis)

상기와 같이 식 1과 식 2의 직육면체의 중심위치와 자세 측정 방법은 자동화에 있어 편리하고 신뢰성이 있는 것으로 확인되었으나, 3차원상의 위치 및 자세를 측정하는 장치에 설치되어 있는 6개의 센서는 측정대상물체의 6개 데이터를 측정하기 위해서는 고가의 비접촉 센서를 사용해야 했다.As described above, the method of measuring the central position and posture of the cuboids of Equations 1 and 2 has been found to be convenient and reliable in automation, but the six sensors installed in the apparatus for measuring the position and posture in three dimensions are measured. To measure the six data of an object, expensive non-contact sensors had to be used.

따라서, 종래의 3차원상의 위치 측정장치의 센서는 측정대상물체의 측정포인트의 갯수만큼이나 측정장치에 설치되어 있으며, 측정장치에 설치된 고가의 센서로 인해 생산단가가 상승되고 그로 인해 가격적인 측면에서 경쟁력이 약해지는 문제점이 있었다.Therefore, the sensor of the conventional three-dimensional position measuring device is installed in the measuring device as many as the number of measuring points of the object to be measured, the production cost is increased due to the expensive sensor installed in the measuring device, thereby making it competitive in terms of price. There was this weakening problem.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 측정대상물체의 동일한 평면내의 복수개의 측정포인트를 한개의 센서로서 각각의 측정포인트로 위치이동하여 복수개의 측정 위치데이터를 센싱함으로서 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정할 수 있는 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to sense a plurality of measurement position data by moving a plurality of measurement points in the same plane of a measurement object as one sensor to each measurement point. A device and method for measuring position and attitude in three-dimensional space that can measure the position and attitude in the dimensional space.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 측정 데이터 보다 적은 수의 센서가 부착되고 회전되는 회전원판과; 상기 회전원판을 구동시키고, 1차로 원하는 위치로 이동시키는 구동원; 및 상기 1차 이동 후 2차로 원하는 위치에 고정시키는 정밀 위치 결정부로 구비된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention includes a rotating disk to which a smaller number of sensors are attached and rotated than measured data; A driving source for driving the rotating disc and primarily moving to a desired position; And it is characterized in that it is provided with a precision positioning unit for fixing to the desired position in the second after the first movement.

또한, 본 발명에 의한 3차원상의 위치 및 자세측정 장치가 작동하는 과정은, 센서의 측정기준점을 설정하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 수행한 후 센서가 위치한 각 좌표계값과 센서가 고정되는 위치의 좌표계값을 보정하는 제 2 단계와; 상기 제 1, 제 2 단계를 수행한 후 측정장치의 xy평면의 제 1 센서를 소정의 각도로 회전하여 그에 대응되는 위치로 이동하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 이동된 위치를 정밀위치결정부에 의해 각 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계를 수행한 후, xz면의 제 2 센서를 소정의 각도로 회전하여 그에 대응되는 위치들로 이동하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계에서 이동된 위치를 정밀위치결정부에 의해 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 6 단계와; 상기 제 6 단계를 수행한 후, yz면의 제 3 센서로 소정의 위치를 측정하는 제 7 단계; 및 상기 제 3 단계에서 제 7 단계까지 얻어진 수치를 소정의 수식에 대입하여 로봇의 위치 및 자세를 측정하는 제 8 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the process of operating the three-dimensional position and posture measuring device according to the present invention, the first step of setting the measurement reference point of the sensor; A second step of correcting each coordinate system value at which the sensor is located and the coordinate system value at the position where the sensor is fixed after performing the first step; A third step of rotating the first sensor of the xy plane of the measuring device at a predetermined angle after performing the first and second steps to a position corresponding thereto; A fourth step of fixing each measurement position by the precision positioning unit to the position moved in the third step, and measuring a spatial coordinate value at the fixed position; A fifth step of moving the second sensor on the xz plane at a predetermined angle and moving to the corresponding positions after performing the fourth step; A sixth step of fixing the measurement position by the precision positioning unit, and measuring the spatial coordinate value at the fixed position, in the fifth step; A seventh step of measuring a predetermined position with a third sensor of the yz plane after performing the sixth step; And an eighth step of measuring the position and posture of the robot by substituting a numerical value obtained from the third step to the seventh step into a predetermined equation.

도 1 은 종래 기술에 의한 3차원 공간상에 붙어있는 직육면체의 위치 및 자세를 측정하는 방법을 나타낸 도면.1 is a view showing a method for measuring the position and posture of a rectangular parallelepiped attached to a three-dimensional space according to the prior art.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치를 나타낸 도면으로서, 도 2a 는 측정장치의 yz축 단면도이고, 도 2b 는 측정장치의 xz축 단면도이다.2 is a view showing a device for measuring the position and attitude in the three-dimensional space according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is a yz axis cross-sectional view of the measuring device, Figure 2b is a cross-sectional view of the xz axis of the measuring device.

도 3 은 본 발명에 의한 상기 도 2 의 측정장치로 3차원 공간상에 있는 직육면체의 위치 및 자세를 측정하는 방법을 나타낸 도면.Figure 3 is a view showing a method for measuring the position and attitude of the cuboid in the three-dimensional space with the measuring device of Figure 2 according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치의 측정기준점 및 센서위치를 보정하는 것을 나타낸 도면으로서, 도 4a 는 측정기준점 보정을 나타낸 도면이고, 도 4b 는 센서위치 보정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing correction of the measurement reference point and the sensor position of the device for measuring the position and attitude in the three-dimensional space according to the present invention, Figure 4a is a view showing the measurement reference point correction, Figure 4b is a sensor position correction The figure shown.

도 5 는 본 발명에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 과정을 나타낸 플로우챠트.5 is a flowchart illustrating a process of measuring the position and attitude in the three-dimensional space according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 회전원판. 20 : 센서.10: rotating disc. 20 sensor.

30 : 구동원. 40 : 정밀위치결정부. 50 : 에어실린더.30: drive source. 40: Precision positioning part. 50: air cylinder.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치를 나타낸 도면으로서, 도 2a 는 측정장치의 yz축 단면도이고, 도 2b 는 측정장치의 xz축 단면도이다. 상기 측정장치는 회전원판(10)과, 센서(20)와, 구동원(30)과, 정밀위치결정부(40), 및 에어실린더(50)를 포함한다.2 is a view showing a device for measuring the position and attitude in the three-dimensional space according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is a yz axis cross-sectional view of the measuring device, Figure 2b is a cross-sectional view of the xz axis of the measuring device. The measuring device includes a rotating disc 10, a sensor 20, a drive source 30, a precision positioning unit 40, and an air cylinder 50.

한편, 상기 회전원판(10)은 측정 데이터 보다 적은 수의 센서(20)가 부착되고 회전되도록 구성되어 있고, 또한, 구동원(30)은 상기 회전원판(10)을 구동시키고 1차로 원하는 위치로 이동시키도록 구성되어 있고, 또한 정밀위치결정부(40)는 테이퍼 핀과 홀을 구비하고 상기 1차 이동 후 2차로 원하는 정확한 위치에 고정시키도록 구성되어 있고, 또한 에어실린더(50)는 상기 정밀위치결정부(40)를 구동시키도록 구성되어 있다.On the other hand, the rotation disc 10 is configured to be attached and rotated less than the number of sensors 20 than the measurement data, the drive source 30 also drives the rotation disc 10 and move to the desired position primarily In addition, the precision positioning unit 40 is provided with a tapered pin and a hole, and is configured to fix the desired position to the second desired position after the first movement, and the air cylinder 50 is the precision position It is comprised so that the determination part 40 may be driven.

즉, 3차원 공간상에 직육면체의 물체가 상기 측정장치의 공간안(공간좌표)에 들어오면, 상기 회전원판(10)에 부착되어 있는 센서(20)를 1차위치로 회전시키고, 또한 상기 1차위치로 이동된 센서(20)를 정밀위치결정부(40)로 2차위치로 이동시킴으로서, 직육면체의 동일한 평면의 여러곳을 하나의 센서로 측정하여 3차원 공간상의 위치 및 자세도 측정할 수 있는 것이다.That is, when a rectangular parallelepiped object enters the space (space coordinates) of the measuring device on the three-dimensional space, the sensor 20 attached to the rotating disc 10 is rotated to the primary position, and the 1 By moving the sensor 20 moved to the vehicle position to the secondary position by the precision positioning unit 40, it is possible to measure the position and posture in three-dimensional space by measuring several places on the same plane of the rectangular parallelepiped with one sensor. It is.

도 3 은 본 발명에 의한 상기 도 2 의 측정장치로 3차원 공간상에서 직육면체의 위치 및 자세를 측정하는 방법을 나타낸 도면으로서, 공간좌표상의 3개의 직각면, 및 1개의 직육면체로 구성되어 있다.3 is a view showing a method of measuring the position and posture of a rectangular parallelepiped in a three-dimensional space by the measuring apparatus of FIG. 2 according to the present invention, and is composed of three rectangular parallelepipeds and one rectangular parallelepiped in spatial coordinates.

한편, 상기 3개의 직각면은 측정장치의 좌표를 나타낸 것으로서, 측정장치의 xyz 좌표축의 xy 평면에 붙어있는 제 1 센서와, 측정장치의 xz 평면에 붙어있는 제 2 센서, 및 yz 평면에 붙어있는 제 3 센서로 이루어져 있다.On the other hand, the three perpendicular planes represent the coordinates of the measuring device, the first sensor is attached to the xy plane of the xyz coordinate axis of the measuring device, the second sensor is attached to the xz plane of the measuring device, and attached to the yz plane It consists of a third sensor.

또한, 상기 1개의 직육면체는 3차원 공간상의 측정대상물체로서, 직육면체의 xy면에는 3개의 측정포인트가 설정되어 있고, xz면에는 2개의 측정포인트가 설정되어 있으며, yz면에는 1개의 측정포인트가 설정되어 있는 구조로 이루어져 있다.In addition, the one rectangular parallelepiped is an object to be measured in three-dimensional space, three measuring points are set on the xy plane of the rectangular parallelepiped, two measuring points are set on the xz plane, and one measuring point is set on the yz plane. It consists of a set structure.

상기와 같이 구성되어 있는 측정장치에 직육면체의 물체가 들어오면 회전원판상에 설치된 3개의 센서는, 소정의 각도만큼 회전하여 직육면체의 6개의 측정포인트의 위치데이터를 각각 읽어들이고, 또한 공간기하학으로부터 유도된 다음 식 3과 식 4로부터 직육면체의 중심위치와 직육면체의 자세를 계산하면 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정할 수 있게 된다.When a rectangular parallelepiped object enters the measuring device configured as described above, the three sensors installed on the rotating disc rotate by a predetermined angle to read the position data of each of the six measuring points of the rectangular parallelepiped, and also derive from spatial geometry. Next, by calculating the central position of the rectangular parallelepiped and the posture of the rectangular parallelepiped from Equation 3 and Equation 4, the position and posture in the three-dimensional space can be measured.

[수식3] 중심위치(Px, Py, Pz) 측정.[Equation 3] Measurement of the center position (Px, Py, Pz).

w, u, v = 측정물체(직육면체)의 각변의 길이.w, u, v = length of each side of the measuring object (cuboid).

x1= xc1+ a·cos11, y1= yc1+ a·sin11 x 1 = x c1 + a · cos1 1 , y 1 = y c1 + a · sin1 1

x2= xc1+ a·cos12, y2= yc1+ a·sin12 x 2 = x c1 + a · cos1 2 , y 2 = y c1 + a · sin1 2

x3= xc1+ a·cos13, y3= yc1+ a·sin13 x 3 = x c1 + a · cos1 3, y 3 = y c1 + a · sin1 3

x4= xc2+ b·cos14, z4= zc2+ b·sin14 = c2 + b · x 4 x cos1 4, z z 4 = c2 + b · sin1 4

x5= xc2+ b·cos15, z5= zc2+ b·sin15)x 5 = x c2 + b · cos1 5 , z 5 = z c2 + b · sin1 5 )

[수식4] 자세(α,β,γ) 계산Equation 4 Calculation of posture (α, β, γ)

α = cos-1M, β = cos-1N, γ = cos-1Lα = cos -1 M, β = cos -1 N, γ = cos -1 L

(단, α = x 축의 회전각, β = y 축의 회전각, γ = z 축의 회전각)(Where, α = rotation angle on x axis, β = rotation angle on y axis, γ = rotation angle on z axis)

도 4 는 본 발명에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치의 측정기준점 및 센서위치를 보정하는 것을 나타낸 도면으로서, 도 4a 는 측정기준점 보정을 나타낸 도면이고, 도 4b 는 센서위치 보정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing correction of the measurement reference point and the sensor position of the device for measuring the position and attitude in the three-dimensional space according to the present invention, Figure 4a is a view showing the measurement reference point correction, Figure 4b is a sensor position correction The figure shown.

상기 도 3 의 측정장치를 사용하기 전에 먼저 각 측정기준면에서 센서(20)가 부착된 원판(10)이 일정한 각도로 회전한 다음, 정밀위치결정부에 의해 고정되는 측정대상물체의 6개 측정포인트((x1,y1,z1)∼(x5,y5,z5))에 대한 측정이 먼저 되어야 한다. 즉, 먼저 센서(20)의 측정기준점(zero점)을 설정하고(도 4a), 또한 센서(20)가 위치한 각 좌표계값과 각 기준면에 대해 실시하여 각 센서가 고정되는 위치의 좌표계값을 다음 식과 같이 보정한다(도 4b).Before using the measuring device of FIG. 3, the first measuring point of the measuring object fixed by the precision positioning unit is first rotated at a predetermined angle by the disk 10 to which the sensor 20 is attached at each measurement reference plane. The measurement of ((x 1 , y 1 , z 1 ) to (x 5 , y 5 , z 5 )) should be made first. That is, first, the measurement reference point (zero point) of the sensor 20 is set (FIG. 4A), and the coordinate system value of the position where each sensor is fixed is performed by performing the coordinate system value and each reference plane on which the sensor 20 is located. Correction is performed as shown in the equation (Fig. 4B).

[수식5] 센서위치 보정.[Equation 5] Sensor Position Correction.

X1 = Z1 / tanΦ (단, Z1 ; 측정변위, Φ;Jig의 경사각)X1 = Z1 / tanΦ (where Z1; measuring displacement, Φ; angle of inclination of jig)

도 5 는 본 발명에 의한 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 과정을 나타낸 플로우챠트로서, 상기 도 2, 도 3, 도 4 및 동도면을 참조하여 기술하면 다음과 같다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of measuring a position and a posture in a three-dimensional space according to the present invention, which will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and FIG.

상기 도 3 의 측정장치를 사용하기 전에 먼저 도 4 와 같이 센서(20)의 측정기준점(zero점)을 설정하는 제 1 단계를 수행(S1)하고, 또한 상기 기준점을 설정한 후 센서가 위치한 각 좌표계 값과 센서가 고정되는 위치의 좌표계 값을 보정하는 제 2 단계를 수행(S2)한다.Before using the measuring apparatus of FIG. 3, a first step of setting a measurement reference point (zero point) of the sensor 20 is first performed as shown in FIG. 4 (S1), and after setting the reference point, the angle at which the sensor is positioned. A second step of correcting the coordinate system value and the coordinate system value at the position where the sensor is fixed is performed (S2).

또한, 상기 제 1, 제 2 단계를 수행한 후 측정장치의 xy평면의 제 1 센서를 각각 제 1, 제 2, 제 3 각도(θ123)로 회전하여 그에 대응되는 소정의 P1점(x1,y1), P2점(x2,y2), P3점(x3,y3)의 위치로 이동하는 제 3 단계를 수행(S3)하고, 또한 상기 제 3 단계에서 이동된 위치를 위치결정부에 의해 각 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 4 단계를 수행(S4)한다.In addition, after performing the first and second steps, the first sensor of the xy plane of the measuring device is rotated by the first, second, and third angles θ 1 , θ 2 , θ 3, respectively. Performing a third step of moving to the positions of P1 (x 1 , y 1 ), P2 (x 2 , y 2 ), and P3 (x 3 , y 3 ) of (S3), and further In step S4, the respective positions are fixed by the positioning unit, and the spatial coordinates are measured at the fixed positions.

상기 제 4 단계를 수행한 후, xz면의 제 2 센서를 각각 제 4, 제 5 각도(θ45)로 회전하여 그에 대응되는 소정의 P4점(x4,z4), P5점(x5,z5)의 위치로 이동하는 제 5 단계를 수행(S5)하고, 또한 상기 제 5 단계에서 이동된 위치를 위치결정부에 의해 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 6 단계를 수행(S6)한다.After performing the fourth step, the second sensor on the xz plane is rotated at the fourth and fifth angles θ 4 and θ 5, respectively, to correspond to predetermined P4 points (x 4 , z 4 ) and P5 points. A fifth step of moving to the position of (x 5 , z 5 ) is performed (S5), and the measurement position is fixed to the position moved in the fifth step by the positioning unit, and the spatial coordinates at the fixed position A sixth step of measuring the value is performed (S6).

상기 제 6 단계를 수행한 후, 상기 yz면의 제 3 센서로 소정의 P6(y6,z6) 위치를 측정하는 제 7 단계를 수행(S7)하고, 또한 상기 제 3 단계(S3)에서 제 7 단계(S7)까지 얻어진 수치를 소정의 수식(도 3 의 수식3과 수식4)에 대입하여 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 제 8 단계를 수행(S8)한다.After performing the sixth step, a seventh step of measuring a predetermined P6 (y 6 , z 6 ) position by the third sensor of the yz plane is performed (S7), and in the third step (S3) The eighth step of measuring the position and attitude in the three-dimensional space is performed by substituting the numerical values obtained up to the seventh step S7 into the predetermined equations (Equations 3 and 4 of FIG. 3) (S8).

따라서, 상술한 바와 같이 본 발명의 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 장치에 설치된 고가의 레이져 센서의 갯수를 감소시킴에 따라 생산단가가 낮아지며 가격경쟁력이 높아지는 효과가 있다.Therefore, as described above, as the number of expensive laser sensors installed in the apparatus for measuring the position and attitude in the three-dimensional space of the present invention is reduced, the production cost is lowered and the price competitiveness is increased.

Claims (6)

측정 데이터 보다 적은 수의 센서가 부착되고 회전되는 회전원판과; 상기 회전원판을 구동시키고, 1차로 원하는 위치로 이동시키는 구동원; 및 상기 1차 이동 후 2차로 원하는 위치에 고정시키는 정밀위치결정부로 구비된 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 위치 및 자세 측정 장치.A rotating disk to which a smaller number of sensors are attached and rotated than the measurement data; A driving source for driving the rotating disc and primarily moving to a desired position; And a precision positioning unit configured to fix the first position to the desired position after the first movement. 제 1 항에 있어서, 상기 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치는 로봇 엔드 이펙트의 위치와 자세 측정 및 시험에 이용되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 장치.The apparatus of claim 1, wherein the position and pose measuring device in the three-dimensional space is used for measuring and testing the position and pose of the robot end effect. 센서의 측정기준점을 설정하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 수행한 후 센서가 위치한 각 좌표계값과 센서가 고정되는 위치의 좌표계값을 보정하는 제 2 단계와; 상기 제 1, 제 2 단계를 수행한 후 측정장치의 xy평면의 제 1 센서를 소정의 각도로 회전하여 그에 대응되는 위치로 이동하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 이동된 위치를 위치결정부에 의해 각 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계를 수행한 후, xz면의 제 2 센서를 소정의 각도로 회전하여 그에 대응되는 위치로 이동하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계에서 이동된 위치를 위치결정부에 의해 측정위치를 고정하고, 그 고정된 위치에서 공간좌표 값을 측정하는 제 6 단계와; 상기 제 6 단계를 수행한 후, yz면의 제 3 센서로 소정의 위치를 측정하는 제 7 단계; 및 상기 제 3 단계에서 제 7 단계까지 얻어진 수치를 소정의 수식에 대입하여 3차원 공간상의 위치 및 자세를 측정하는 제 8 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 위치 및 자세 측정 방법.A first step of setting a measurement reference point of the sensor; A second step of correcting each coordinate system value at which the sensor is located and the coordinate system value at the position where the sensor is fixed after performing the first step; A third step of rotating the first sensor of the xy plane of the measuring device at a predetermined angle after performing the first and second steps to a position corresponding thereto; A fourth step of fixing each measurement position by the positioning unit to the position moved in the third step, and measuring a spatial coordinate value at the fixed position; A fifth step of rotating the second sensor of the xz plane at a predetermined angle and moving it to a position corresponding thereto after performing the fourth step; A sixth step of fixing the measurement position by the positioning unit to the position moved in the fifth step, and measuring a spatial coordinate value at the fixed position; A seventh step of measuring a predetermined position with a third sensor of the yz plane after performing the sixth step; And an eighth step of measuring a position and a posture in a three-dimensional space by substituting a numerical value obtained from the third step to the seventh step into a predetermined equation. 제 3 항에 있어서, 상기 제 8 단계의 측정은 다음 수식에 의해서 얻어지는 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 위치 측정 방법.4. The method of claim 3, wherein the measurement of the eighth step is obtained by the following equation. [수식] 중심위치(Px, Py, Pz) 측정.[Formula] Measurement of the center position (Px, Py, Pz). w, u, v = 측정물체(직육면체)의 각변의 길이.w, u, v = length of each side of the measuring object (cuboid). x1= xc1+ a·cos11, y1= yc1+ a·sin11 x 1 = x c1 + a · cos1 1 , y 1 = y c1 + a · sin1 1 x2= xc1+ a·cos12, y2= yc1+ a·sin12 x 2 = x c1 + a · cos1 2 , y 2 = y c1 + a · sin1 2 x3= xc1+ a·cos13, y3= yc1+ a·sin13 x 3 = x c1 + a · cos1 3, y 3 = y c1 + a · sin1 3 x4= xc2+ b·cos14, z4= zc2+ b·sin14 = c2 + b · x 4 x cos1 4, z z 4 = c2 + b · sin1 4 x5= xc2+ b·cos15, z5= zc2+ b·sin15)x 5 = x c2 + b · cos1 5 , z 5 = z c2 + b · sin1 5 ) 제 3 항에 있어서, 상기 제 8 단계의 측정은 다음 수식에 의해서 얻어지는 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 자세 측정 방법.4. The method of claim 3, wherein the measurement of the eighth step is obtained by the following equation. [수식] 자세측정[Formula] Posture Measurement α = cos-1M, β = cos-1N, γ = cos-1Lα = cos -1 M, β = cos -1 N, γ = cos -1 L ( 단, α = x 축의 회전각, β = y 축의 회전각, γ = z 축의 회전각)(Where α = rotation angle on x axis, β = rotation angle on y axis, γ = rotation angle on z axis) 제 3 항에 있어서, 상기 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 방법은 로봇 엔드 이펙트의 위치와 자세 측정 및 시험에 이용되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간상의 위치 및 자세측정 방법.4. The method of claim 3, wherein the position and pose measurement method in the three-dimensional space is used for the position and pose measurement and testing of the robot end effect.
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