KR20020000583A

KR20020000583A - 3차원영상측정시스템

Info

Publication number: KR20020000583A
Application number: KR1020000034994A
Authority: KR
Inventors: 이병희; 김수길; 윤충은
Original assignee: 최종배; 한맥전자 (주)
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-05

Abstract

본 발명은, 3차원영상측정시스템에 관한 것으로서, 대상물체를 향하여 레이저광을 투사하는 레이저다이오드와 상기 레이저다이오드로부터의 레이저광을 레이저슬릿광으로 변환하는 원통렌즈를 갖는 발광부와, 상기 대상물체를 이동시키고 이동위치데이터를 생성하는 위치조절부와, 상기 대상물체의 각 이동위치에서 상기 대상물체에서 반사되는 레이저슬릿광중 특정대역의 파장을 갖는 레이저슬릿광을 선택적으로 통과시키는 대역필터와, 상기 대역필터를 통과한 레이저슬릿광의 영상신호를 상기 대상물체의 각 이동위치별로 생성하는 슬릿광영상신호생성부와, 상기 슬릿광영상신호생성부에서 생성한 레이저슬릿광의 영상신호 및 상기 위치조절부에서 생성한 상기 대상물체의 이동위치데이터에 기초하여 상기 대상물체의 3차원영상을 생성하는 3차원영상생성부를 포함하는 3차원영상측정시스템에 있어서, 상기 대상물체에서 반사되어 상기 대역필터를 통과하는 레이저슬릿광의 강도에 기초하여 상기 레이저다이오드로부터 투사되는 레이저광의 강도를 제어하는 레이저강도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 대역필터를 통과하여 전하결합소자에 입사하는 레이저슬릿광의 강도를 일정범위내에서 안정적으로 유지하여 레이저슬릿광의 영상데이터에 포함되는 잡음비율이 일정하게 된다.

Description

3차원영상측정시스템{THREE DIMENSIONAL IMAGE MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명은, 대상물체의 표면을 입체적 영상을 얻을 수 있는 3차원영상측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 레이저슬릿광(Laser Slit Light)을 이용하는3차원영상측정시스템에 관한 것이다.

주변환경의 입체적 영상을 제공하는 3차원영상측정시스템은 로봇을 이용한 가공조립과 같은 생산자동화공정, 제품의 양부를 판단하는 검사공정, 이동로봇의 내비게이션(Navigation)등 그 이용분야가 다양하다.

이러한 3차원영상측정시스템으로는, 접촉식 프로브(Probe)를 이용하여 측정하는 방법과, 비접촉식으로 광학을 이용하여 측정하는 방법으로 대별할 수 있고, 비접촉식으로 측정하는 방법에는 2대의 카메라를 이용하는 방법과 구조광을 이용하는 방법이 있다. 2대의 카메라를 이용하는 방법은 카메라상호간의 위치적 연관관계를 알아내기 어렵다는 문제점이 있기 때문에 구조광 특히, 슬릿광을 이용하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이러한 종래의 레이저슬릿광을 이용한 3차원측정장치가 도 3에 도시되어 있다. 여기서, 레이저슬릿광은 일정한 폭을 가지고 있는 레이저광이 원통렌즈(Cylinderical Lens)을 통과할 때 나타나는 부채꼴 형태의 레이저광을 말하며 대상물체상에 주사하면 가는 선으로 나타난다.

도 3은 종래의 3차원영상측정시스템의 개략적 구성도이다.

종래의 3차원영상측정시스템은, 대상물체(105)를 향하여 레이저슬릿광을 투사하는 발광부(110)와, 발광부(110)와 함께 소정의 하우징(106)내에 수용되어 발광부(110)로부터 투사되어 대상물체(105)에서 반사되는 레이저슬릿광의 영상신호를 생성하는 CCD카메라(120)와, 대상물체(105)와 CCD카메라(120)사이에 개재하여 특정대역의 레이저슬릿광을 선택적으로 통과시키는 대역필터(107)와, CCD카메라(120)에서 생성된 레이저슬릿광의 영상신호로부터 대상물체(105)의 3차원영상을 생성하는3차원영상생성부(132)를 갖고 있다.

발광부(110)는 레이저광을 방출하는 레이저다이오드(112)와, 이 레이저다이오드(112)에 구동전압을 공급하는 구동전압공급부(116)를 갖고 있다. 구동전압공급부(116)는 단일의 구동전압을 생성하여 레이저다이오드(112)에 공급한다. 그리고, 레이저다이오드(112)와 대상물체(105)사이에는 레이저다이오드(112)로부터 방출된 레이저광을 선형태의 레이저슬릿광으로 변환시키는 원통렌즈(114)가 개재되어 있다.

CCD카메라(120)는 대상물체(105)로에서 반사되는 레이저슬릿광을 수령하고, 이를 영상처리하여 레이저슬릿광의 영상신호를 생성한다. 이러한 CCD카메라(120)는 대역필터(107)를 통과한 레이저슬릿광을 안내하는 카메라렌즈(124)와, 카메라렌즈(124)를 통과한 레이저슬릿광을 광전변환시켜 아날로그 레이저영상신호를 생성하는 전하결합소자(CCD : 126)와, 전하결합소자(126)로부터의 아날로그 레이저영상신호를 디지탈 레이저영상신호로 변환하는 AD변환기(128)와, AD변환기(128)에서 변환된 디지탈 레이저영상신호로부터 레이저슬릿광의 영상데이터를 생성하여 소정의 메모리(도시되지 않음)에 저장하는 영상처리부(129)를 갖고있다. 이 때, 영상처리부(129)에서 생성되는 각 레이저슬릿광의 영상데이터에는 주위의 광잡음은 물론 전하결합소자(126)에서 발생하는 광잡음이 포함되어 있다. 여기서, 전하결합소자(126)내의 광잡음은 입사하는 레이저슬릿광의 강도에 따라 비선형적으로 변한다.

카메라렌즈(124)의 대상물체(105)에 대한 상대적 위치는 위치조절부(140)에의해 단계적으로 조절되며, 이를 위해 위치조절부(140)는 대상물체(105)를 탑재하는 테이블(142), 테이블(142)을 동일 편면상에서 이동시키는 기계적 구동시스템(144)을 갖고 있다. 그리고, 기계적 구동시스템(144)에 변위센서(도시되지 않음)를 장착하여 카메라렌즈(124)의 대상물체(105)에 대한 상대적 위치의 이동정보를 얻을 수 있다.

그리고, CCD카메라(120)에서 생성된 레이저슬릿광의 영상데이터는 위치조절부(140)에서의 위치조절정보와 함께 대상물체(105)의 3차원표면영상을 생성하는 데 이용될 수 있도록 3차원영상생성부(132)에 제공된다.

그런데, 종래의 레이저슬릿광을 이용한 3차원영상측정시스템에 따르면, 레이저다이오드(112)에는 일정한 구동전압이 공급되는 반면 대상물체의 종류 및 동일 대상물체의 위치에 따라 대상물체(105)의 표면반사도가 달라지기 때문에 카메라렌즈(124)를 통과하여 전하결합소자(126)에 입사하는 레이저슬릿광의 강도는 일정하지 않게 되고, 이에 따라 CCD카메라(120)에서 생성되는 레이저슬릿광의 영상데이터에 포함되는 잡음의 비율이 대상물체의 종류 및 대상물체(105)의 카메라렌즈(124)에 대한 상대적 위치에 따라 달라진다.

따라서, CCD카메라(120)에서 생성되는 레이저슬릿광의 영상데이터를 조합하여 생성되는 대상물체(105)의 3차원영상이 부정확해진다는 문제점이 있었다.

한편, 조리개를 대역필터(107)의 전방에 설치하여 전하결합소자(126)에 입사하는 레이저슬릿광의 강도를 조절하는 구성을 갖는 3차원영상시스템이 제안되어 있으나, 조리개의 수동조절에 따라 조작이 불편하고, 레이저슬릿광의 강도조절이 부정확하여 대상물체(105)의 3차원영상이 부정확해진다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 대역필터를 통과하는 레이저슬릿광의 강도가 대상물체의 표면반사도와 관계없이 일정범위내에서 안정적으로 유지되도록 레이저다이오드로부터 투사되는 레이저강도를 자동으로 조절할 수 있는 3차원영상측정시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상측정시스템의 개략적 구성도,

도 2는 도1의 레이저강도제어부의 기능별 블럭도,

도 3은 종래의 3차원영상측정시스템의 개략적 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5, 105 : 대상물체 10, 110 : 발광부

12, 112 : 레이저다이오드 16, 116 : 구동전압공급부

20, 120 : CCD카메라 26,126 : 전하결합소자(CCD)

29,129 : 영상처리부 32, 132 : 3차원영상생성부

40,140 : 위치조절부 51 : 레이저강도제어부

52 : 슬릿광폭검출부 54 : 입력변수산출부

56 : 전압생성신호생성부 60 : 퍼지추론부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 대상물체를 향하여 레이저광을 투사하는 레이저다이오드와 상기 레이저다이오드로부터의 레이저광을 레이저슬릿광으로 변환하는 원통렌즈를 갖는 발광부와, 상기 대상물체를 이동시키고 이동위치데이터를 생성하는 위치조절부와, 상기 대상물체의 각 이동위치에서 상기 대상물체에서 반사되는 레이저슬릿광중 특정대역의 파장을 갖는 레이저슬릿광을 선택적으로 통과시키는 대역필터와, 상기 대역필터를 통과한 레이저슬릿광의 영상신호를 상기 대상물체의 각 이동위치별로 생성하는 슬릿광영상신호생성부와, 상기 슬릿광영상신호생성부에서 생성한 레이저슬릿광의 영상신호 및 상기 위치조절부에서 생성한 상기 대상물체의 이동위치데이터에 기초하여 상기 대상물체의 3차원영상을 생성하는 3차원영상생성부를 포함하는 3차원영상측정시스템에 있어서, 상기 대상물체에서 반사되어 상기 대역필터를 통과하는 레이저슬릿광의 강도에 기초하여 상기 레이저다이오드로부터 투사되는 레이저광의 강도를 제어하는 레이저강도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 발광부는, 소정의 전압생성신호에 따라 상기 레이저다이오드에 구동전압을 생성하여 공급하는 구동전압공급부를 포함하고; 상기 슬릿광영상신호생성부는, 상기 대역필터 후방에 설치되어 레이저슬릿광을 안내하는 카메라렌즈와, 상기 카메라렌즈에 의해 안내된 레이저슬릿광을 광전변환하여 아날로그 레이저영상신호를 생성하는 전하결합소자와, 상기 전하결합소자에서 생성된 아날로그 레이저영상신호를 디지탈레이저영상신호로 변환하는 AD변환기와, 상기 AD변환기에서 변환된 디지탈 레이저영상신호로부터 레이저슬릿광의 영상이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고; 상기 레이저강도제어부는, 상기 영상처리부에서 생성한 레이저슬릿광의 영상이미지로부터 레이저슬릿광의 폭을 검출하는 슬릿광폭검출부와, 상기 슬릿광폭검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 폭 및 소정의 기준슬릿광폭에 기초하여 상기 전압생성신호를 생성하여 상기 구동전압공급부에 제공하는 전압생성신호생성부를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전압생성신호생성부는, 슬릿광폭오차 및 슬릿광폭오차의 미분값과 전압생성신호사이의 비선형적인 관계를 고려하여, 상기 슬릿광폭검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 폭의 상기 기준슬릿광폭에 대한 슬릿광폭오차 및 상기 슬릿광폭오차의 미분값을 입력변수로 하는 퍼지논리제어에 의해 상기 전압생성신호를 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발광부는, 소정의 전압생성신호에 따라 상기 레이저다이오드에 구동전압을 생성하여 공급하는 구동전압공급부를 포함하고; 상기 레이저강도제어부는, 상기 대역필터의 인접영역에 설치되어 레이저슬릿광의 강도를 검출하는 슬릿광강도검출부와, 상기 슬릿광강도검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 강도 및 소정의 기준슬릿광강도에 기초하여 상기 전압생성신호를 생성하여 상기 구동전압공급부에 제공하는 전압생성신호생성부를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전압생성신호생성부는, 슬릿광폭오차 및 슬릿광폭오차의 미분값과 전압생성신호사이의 비선형적인 관계를 고려하여, 상기 슬릿광강도검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 강도의 상기 기준슬릿광강도에 대한 슬릿광강도오차 및 상기 슬릿광강도오차의 미분값을 입력변수로 하는 퍼지논리제어에 의해 상기 전압생성신호를 생성하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상측정시스템의 개략적 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원영상측정시스템은, 도1에 도시된 바와 같이, 대상물체(5)를 향하여 레이저슬릿광을 투사하는 발광부(10)와, 발광부(10)와 함께 소정의 하우징(6)내에 수용되어 발광부(10)로부터 투사되어 대상물체(5)에서 반사되는 레이저슬릿광의 영상신호를 생성하는 CCD카메라(20)와, 대상물체(5)와 CCD카메라(20)사이에 개재하여 특정대역의 레이저슬릿광을 선택적으로 통과시키는 대역필터(7)와, 발광부(10)로부터 투사되는 레이저슬릿광의 강도를 조절하는 레이저강도제어부(51)와, CCD카메라(20)에서 생성된 레이저슬릿광의 영상신호로부터 대상물체(5)의 3차원영상을 생성하는 3차원영상생성부(32)를 갖고 있다.

발광부(10)는 레이저광을 방출하는 레이저다이오드(12)와, 이 레이저다이오드(12)에 구동전압을 공급하는 구동전압공급부(16)를 갖고 있다.구동전압공급부(16)는 구동전압량을 나타내는 소정의 전압생성신호에 따라 구동전압을 생성하여 레이저다이오드(12)에 공급한다. 그리고, 레이저다이오드(12)와 대상물체(5)사이에는 레이저다이오드(12)로부터 방출된 레이저광을 선형태의 레이저슬릿광으로 변환시키는 원통렌즈(14)가 개재되어 있다.

CCD카메라(20)는 대상물체(5)로에서 반사되는 레이저슬릿광을 수령하고, 이를 영상처리하여 레이저슬릿광의 영상신호를 생성한다. 이러한 CCD카메라(20)는 대역필터(7)를 통과한 레이저슬릿광을 안내하는 카메라렌즈(24)와, 카메라렌즈(24)를 통과한 레이저슬릿광을 광전변환시켜 아날로그 레이저영상신호를 생성하는 전하결합소자(26)와, 전하결합소자(26)로부터의 아날로그 레이저영상신호를 디지탈 레이저영상신호로 변환하는 AD변환기(28)와, AD변환기(28)에서 변환된 디지탈 레이저영상신호로부터 레이저슬릿광의 영상데이터를 생성하여 소정의 메모리(도시되지 않음)에 저장하는 영상처리부(29)를 갖고 있다. 이러한 구성을 갖는 CCD카메라(20)는 이미 상용화되어 판매되고 있다.

카메라렌즈(24)의 대상물체(5)에 대한 상대적 위치는 위치조절부(40)에 의해 단계적으로 조절되며, 이를 위해 위치조절부(40)는 대상물체(5)를 탑재하는 테이블, 테이블을 동일 편면상에서 이동시키는 기계적 구동시스템(44)을 갖고 있다. 그리고, 기계적 구동시스템(44)에 변위센서(도시되지 않음)를 장착하여 카메라렌즈(24)의 대상물체(5)에 대한 상대적 위치의 이동정보를 얻을 수 있다.

그리고, CCD카메라(20)에서 생성된 레이저슬릿광의 영상데이터는 위치조절부(40)에서 의 위치조절정보와 함께 대상물체(5)의 3차원표면영상을 생성하는 데 이용될 수 있도록 3차원영상생성부(32)에 제공된다.

레이저다이오드(12)로부터의 레이저광의 강도는 레이저강도제어부(51)에 의해 조절된다.

도 2는 도1의 레이저강도제어부의 기능별 블럭도이다.

레이저강도제어부(51)는, 도2에 도시된 바와 같이, CCD카메라(20)의 영상처리부(29)에서 생성한 레이저슬릿광의 영상데이터로부터 레이저슬릿광의 폭을 검출하는 슬릿광폭검출부(52)와, 슬릿광폭검출부(52)에서 검출한 레이저슬릿광의 폭과 소정의 기준슬릿광폭을 비교하여 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차(즉, 슬릿광폭오차의 미분값)를 산출하는 입력변수산출부(54)와, 입력변수산출부(54)에서 산출한 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차를 입력변수로 하여 퍼지논리이론을 적용하여 퍼지전압생성신호 즉, 발광부(10)의 전압생성신호의 퍼지값을 생성하는 퍼지추론부(60)와, 퍼지추론부(60)에서 생성한 퍼지전압생성신호로부터 출력변수인 전압생성신호를 생성하는 전압생성신호생성부(56)를 갖고 있다. 여기서, 기준슬릿광폭은 CCD카메라(20)에서 생성하는 레이저슬릿광의 영상데이터에 포함되는 잡음이 최소가 되는 레이저슬릿광의 폭으로서, 잡음이 최소가 되도록 대상물체(5)의 표면 반사도를 선택하고 주위환경을 조성하여 얻을 수 있다.

퍼지추론부(60)는 퍼지제어이론의 적용에 필요한 퍼지데이터를 저장하는 퍼지데이터베이스(62)를 갖고 있다. 퍼지데이터에는 입력변수인 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차의 언어값, 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차의 언어값에 대한 소속함수, 입력변수인 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차를 퍼지값 즉, 퍼지슬릿광폭오차 및 퍼지미분슬릿광폭오차로 변환하기 위한 퍼지함수, 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차의 언어값으로부터 퍼지전압생성신호의 언어값을 추론하기 위한 퍼지제어규칙, 퍼지전압생성신호의 언어값에 대한 소속함수, 퍼지제어규칙에 따라 퍼지전압생성신호를 결정하기 위한 퍼지논리식, 퍼지전압생성신호를 전압생성신호로 변환하기 위한 디퍼지함수가 포함되어 있다. 이러한 퍼지데이터의 휙득에 관해서는 "퍼지이론과 제어"(청문각 2000년 1월 10일 발행, 채석/오영석지음)등 퍼지제어이론에 관한 문헌에 자세히 설명되어 있다. 예를 들면, 슬릿광폭오차(e)와 미분슬릿광폭오차(Δe)의 언어값을 각각 NE, ZE, PO로 정하고, 퍼지제어규칙은 e의 언어값이 NE이고 Δe의 언어값이 NE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 NE, e의 언어값이 NE이고 Δe의 언어값이 ZE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 NE, e의 언어값이 NE이고 Δe의 언어값이 PO이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 ZE, e의 언어값이 ZE이고 Δe의 언어값이 NE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 NE, e의 언어값이 ZE이고 Δe의 언어값이 ZE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 ZE, e의 언어값이 ZE이고 Δe의 언어값이 ZE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 ZE, e의 언어값이 PO이고 Δe의 언어값이 NE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 ZE, e의 언어값이 PO이고 Δe의 언어값이 ZE이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 PO, e의 언어값이 PO이고 Δe의 언어값이 PO이면 퍼지전압생성신호의 언어값은 PO로 정할 수 있다. 그리고, NE, ZE 및 PO의 소속함수는 삼각형과 대형의 혼합으로 구성하고, 퍼지논리식은 Mamdani법을 이용하고, 디퍼지함수는 가중치조합법(Weighted Combination Method)을 이용할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 3차원영상측정시스템에 따라 대상물체(5)의 3차원영상을측정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동전압공급부(16)는 미리 설정된 초기구동전압을 생성하여 레이저다오드에 공급하면, 초기구동전압에 상응하는 강도를 갖는 레이저망이 레이저다이오드(12)로부터 방출된 후 원통렌즈(14)에 의해 슬릿형태의 레이저광으로 변환된다. 이 때, 초기구동전압은 대상물체(5)의 표면반사도와 관계없이 임의로 설정할 수 있으나, 레이저슬릿광을 소정의 평균표면반사도를 갖는 대상물체(5)에 투사할 때 레이저슬릿광의 영상데이터로부터 기준슬릿광폭을 얻을 수 있는 값으로 설정한다. 여기서, 소정의 평균표면반사도는 복수의 대상물체(5)들의 표면반사도를 평균하여 얻을 수 있다.

다음에, 슬릿형태로 변환된 레이저슬릿광은 대상물체(5)에서 반사된 후 대역필터(7) 및 카메라렌즈(24)를 통과하여 소정 대역의 파장(예를 들면, 적색파장대역)을 갖는 단색의 레이저슬릿광으로 변환되어 전하결합소자(26)에 입사한다. 이때, 대상물체(5)에서 반사되는 레이저슬릿광의 폭 및 전하결합소자(26)에 입사하는 레이저슬릿광의 폭은 대상물체(5)의 표면반사도에 따라 달라진다. 즉, 대상물체(5)의 표면반사도가 크면 클수록 대상물체(5)에서 반사되거나 전하결합소자(26)에 입사하는 레이저슬릿광의 폭은 커진다.

다음에, 전하결합소자(26)에서 레이저슬릿광은 아날로그 레이저영상신호로 광전변환된 후, AD변환기(28)에서 디지탈 레이저영상신호로 변환된다. 영상처리부(29)는 AD변환기(28)에서 변환된 디지탈 레이저영상신호로부터 레이저슬릿광의 영상데이터를 생성한다.

다음에, 슬릿광폭검출부(52)는 영상처리부(29)에서 생성된 레이저슬릿광의 영상데이터로부터 레이저슬릿광의 폭을 검출한다. 이 때, 레이저슬릿광의 폭은 레이저슬릿광의 폭방향을 따라 각 픽셀(Pixel)의 휘도를 구하고, 소정의 휘도값 이상을 갖는 픽셀수로부터 검출할 수 있다.

입력변수산출부(54)는 슬릿광폭검출부(52)에서 검출한 레이저슬릿광의 폭을 미리 설정된 기준슬릿광폭과 비교하여 슬릿광폭오차를 산출하는 한편, 전단계의 슬릿광폭오차와 미분슬릿광폭오차를 산출한다. 이 때, 최초의 슬릿광폭오차는 전단계의 슬릿광폭오차를 영으로 하여 산출한다.

다음에, 퍼지추론부(60)는 입력변수산출부(54)에서 산출된 입력변수 즉, 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차를 퍼지데이터베이스(62)에 저장된 퍼지함수에 따라 퍼지슬릿광폭오차 및 퍼지미분슬릿광폭오차로 변환한 후, 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차의 언어값, 슬릿광폭오차 및 미분슬릿광폭오차의 언어값에 대한 소속함수, 퍼지제어규칙, 퍼지전압생성신호의 언어값에 대한 소속함수, 퍼지논리식 및 출력디퍼지함수를 적용하여 퍼지전압생성신호를 생성한다. 이 때, 퍼지전압생성신호는 -1과 +1사이의 값을 갖도록 한다.

다음에, 전압생성신호생성부(56)는 퍼지전압생성신호로부터 전압생성신호를 생성한다. 이 때, 전압생성신호는 레이저다이오드(12)의 정격전압에 기초하여 최소구동전압과 최대구동전압을 결정한 후, 퍼지전압생성신호가 -1일 때 최소구동전압이 되고 퍼지전압생성신호가 +1일 때 최대구동전압이 되는 선형함수를 구하여 생성할 수 있다. 예를 들면, 레이저다이오드(12)의 최소정격전압은 영이고, 최대정격전압이 5볼트인 경우, 최소구동전압을 0, 최대구동전압을 4.8볼트로 각각 결정하고 y=-2.4x + 2.4인 함수에 의해 전압생성신호를 얻을 수 있다. 여기서, y는 전압생성신호, x는 퍼지전압생성신호이다. 이 때, 대상물체(5)의 표면반사도가 레이저다이오드(12)의 초기구동전압에 대응하는 대상물체(5)의 평균표면반사도보다 클 경우 전압생성신호는 초기구동전압보다 작아지고, 평균표면반사도보다 작은 경우 전압생성신호는 초기구동전압보다 커진다.

다음에, 구동전압공급부(16)는 전압생성신호생성부(56)에서 생성한 전압생성신호에 대응하는 구동전압을 생성하여 레이저다이오드(12)에 공급한다. 이렇게 레이저다이오드(12)의 구동전압이 변동됨으로써, 대상물체(5)의 표면반사도에 관계없이 기준슬릿광폭에 근접하는 폭을 갖는 즉, 잡음이 적은 레이저슬릿광의 영상데이터를 얻을 수 있다.

상술한 과정은 위치조절부(40)에 의해 대상물체(5)에 대한 카메라렌즈(24)의 상대적 위치가 단계적으로 변경될 때마다 반복 시행된다.

마지막으로, 3차원영상생성부(32)는 CCD카메라(20)에서 생성한 레이저슬릿광의 영상데이터와 위치조절부(40)에서 생성한 위치조절정보에 기초하여 대상물체(5)의 3차원표면영상을 생성한다. 이러한 레이저슬릿광의 영상데이터로부터 대상물체(5)의 3차원표면영상을 생성하는 기술은 이미 일반화되어 있다.

상술한 실시예에서는, 레이저슬릿광의 영상데이터로부터 레이저슬릿광의 폭을 구하여 레이저다이오드(12)의 구동전압을 조절하고 있으나, 대역필터(7)의 인접영역에 포토다이오드등 광검출센서를 설치하여 대역필터(7)를 통과하는 레이저슬릿광의 강도를 검출하는 한편, 전술한 기준슬릿광폭을 설정한 것과 동일한 기준으로 기준슬릿광강도를 설정하고 퍼지제어이론을 적용하여 레이저다이오드(12)의 구동전압을 조절할 수 있다. 이 때, 퍼지제어이론의 적용은 슬릿광강도오차 및 미분슬릿광강도오차를 입력변수로 한다.

그리고, 상술한 실시예에서는, 대상물체(5)를 향하여 레이저슬릿광을 투사하는 발광부(10)를 한 개만 구성하고 있으나, 대상물체(5)의 표면의 형상에 따라 2이상의 발광부(10)를 구성하여 본 발명을 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 대역필터를 통과하여 전하결합소자에 입사하는 레이저슬릿광의 강도를 일정범위내에서 안정적으로 유지하여 레이저슬릿광의 영상데이터에 포함되는 잡음비율을 일정하게 함으로써, 레이저슬릿광의 영상데이터의 신뢰성이 증가되어 대상물체의 3차원영상을 종래보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.

Claims

대상물체를 향하여 레이저광을 투사하는 레이저다이오드와 상기 레이저다이오드로부터의 레이저광을 레이저슬릿광으로 변환하는 원통렌즈를 갖는 발광부와, 상기 대상물체를 이동시키고 이동위치데이터를 생성하는 위치조절부와, 상기 대상물체의 각 이동위치에서 상기 대상물체에서 반사되는 레이저슬릿광중 특정대역의 파장을 갖는 레이저슬릿광을 선택적으로 통과시키는 대역필터와, 상기 대역필터를 통과한 레이저슬릿광의 영상데이터를 상기 대상물체의 각 이동위치별로 생성하는 슬릿광영상데이터생성부와, 상기 슬릿광영상신호생성부에서 생성한 레이저슬릿광의 영상신호 및 상기 위치조절부에서 생성한 상기 대상물체의 이동위치데이터에 기초하여 상기 대상물체의 3차원영상을 생성하는 3차원영상생성부를 포함하는 3차원영상측정시스템에 있어서,

상기 대상물체에서 반사되어 상기 대역필터를 통과하는 레이저슬릿광의 강도에 기초하여 상기 레이저다이오드로부터 투사되는 레이저광의 강도를 제어하는 레이저강도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템.
제1항에 있어서,

상기 발광부는, 소정의 전압생성신호에 따라 상기 레이저다이오드에 구동전압을 생성하여 공급하는 구동전압공급부를 포함하고;

상기 슬릿광영상신호생성부는, 상기 대역필터 후방에 설치되어 레이저슬릿광을 안내하는 카메라렌즈와, 상기 카메라렌즈에 의해 안내된 레이저슬릿광을 광전변환하여 아날로그 레이저영상신호를 생성하는 전하결합소자와, 상기 전하결합소자에서 생성된 아날로그 레이저영상신호를 디지탈레이저영상신호로 변환하는 AD변환기와, 상기 AD변환기에서 변환된 디지탈 레이저영상신호로부터 레이저슬릿광의 영상이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고;

상기 레이저강도제어부는, 상기 영상처리부에서 생성한 레이저슬릿광의 영상이미지로부터 레이저슬릿광의 폭을 검출하는 슬릿광폭검출부와, 상기 슬릿광폭검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 폭 및 소정의 기준슬릿광폭에 기초하여 상기 전압생성신호를 생성하여 상기 구동전압공급부에 제공하는 전압생성신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템.
제2항에 있어서,

상기 전압생성신호생성부는, 상기 슬릿광폭검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 폭의 상기 기준슬릿광폭에 대한 슬릿광폭오차 및 상기 슬릿광폭오차의 미분값을 입력변수로 하는 퍼지논리제어에 의해 상기 전압생성신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템.
제1항에 있어서,

상기 발광부는, 소정의 전압생성신호에 따라 상기 레이저다이오드에 구동전압을 생성하여 공급하는 구동전압공급부를 포함하고;

상기 레이저강도제어부는, 상기 대역필터의 인접영역에 설치되어 레이저릿광의 강도를 검출하는 슬릿광강도검출부와, 상기 슬릿광강도검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 강도 및 소정의 기준슬릿광강도에 기초하여 상기 전압생성신호를 생성하여 상기 구동전압공급부에 제공하는 전압신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템.
제4항에 있어서,

상기 전압생성신호생성부는, 상기 슬릿광강도검출부에서 검출한 레이저슬릿광의 강도의 상기 기준슬릿광강도에 대한 슬릿광강도오차 및 상기 슬릿광강도오차의 미분값을 입력변수로 하는 퍼지논리제어에 의해 상기 전압생성신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원영상측정시스템.