KR20040010091A - Apparatus and Method for Registering Multiple Three Dimensional Scan Data by using Optical Marker - Google Patents

Apparatus and Method for Registering Multiple Three Dimensional Scan Data by using Optical Marker Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for automatically aligning 3D data are provided to automatically align 3D data without making damage to an object by using a non-contact type marker. CONSTITUTION: An apparatus for automatically aligning 3D data includes a marker generating section(12), a projection section(16), an image obtaining section(18), a driving section(20), a moving mechanism(22), an image input section(24), a marker control section(26), a projection control section(28), a microprocessor(30) and a buffer(32). The marker generating section(12) forms a pattern on an object(10) to be measured such that the image obtaining section(18) recognizes the pattern. The marker generating section(12) has plural marker output parts(14). The projection section(16) includes a light source, a pattern film and a lens so as to project predetermined patterns on the surface of the object(10).

Description

광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치 및 그 방법 {Apparatus and Method for Registering Multiple Three Dimensional Scan Data by using Optical Marker}3D measurement data automatic alignment device using optical marker and its method {Apparatus and Method for Registering Multiple Three Dimensional Scan Data by using Optical Marker}

본 발명은 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 측정 대상물의 형상을 다양한 위치와 각도에서 측정하여 3차원 측정 데이터를 얻은 후, 이들 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 하나의 좌표계에서 자동으로 정렬하기 위한 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic alignment apparatus and method for three-dimensional measurement data using an optical marker, and more particularly, after obtaining the three-dimensional measurement data by measuring the shape of the three-dimensional measurement object at various positions and angles, these three-dimensional The present invention relates to an automatic alignment apparatus and method for three-dimensional measurement data using an optical marker for automatically aligning a relative position of measurement data in one coordinate system.

일반적으로, 광학식 3차원 측정 장치는 소정의 측정 대상물을 측정할 때 3차원 측정 장치가 볼 수 있는 영역에 대하여만 표면의 3차원 데이터를 얻을 수 있었다. 따라서, 3차원 측정 장치가 볼 수 없는 물체의 다른 영역을 측정하기 위해서는 측정 대상물을 회전 또는 이동시키거나 측정 장치 자체를 이동시켜 측정하고자 하는 부분을 볼 수 있도록 위치시킨 후에 측정하여야 한다. 또한, 이러한 측정데이터를 통해서 완벽한 3차원 데이터를 얻기 위해서는 여러 방향 및 각도에서 3차원 측정 대상물을 측정하고 이들 데이터를 하나의 좌표계에 정렬하여 합성하는 과정을 수행하여야 한다.In general, the optical three-dimensional measuring apparatus was able to obtain three-dimensional data of the surface only for the area visible by the three-dimensional measuring apparatus when measuring a predetermined measurement object. Therefore, in order to measure other areas of the object that the 3D measuring device cannot see, the measuring object must be rotated or moved, or the measuring device itself is moved to position the visible part to be viewed. In addition, in order to obtain complete 3D data through the measurement data, a process of measuring a 3D measurement object in various directions and angles and arranging these data in one coordinate system is performed.

이 때, 하나의 좌표계에 정렬하는 이유는 일반적으로 각각의 측정 데이터가 측정장치에 고정되어 있는 좌표계를 기준으로 정의가 되는데, 다른 각도에서 물체를 촬영하기 위하여 3차원 측정 장치를 다른 위치와 각도로 이동한 경우에는 이동된 위치에서 측정된 3차원 데이터가 3차원 측정 장치와 함께 이동된 좌표계에서 정의되고, 서로 다른 위치에서 촬영된 데이터는 서로 다른 좌표계에서 정의되어 있기 때문이다.In this case, the reason for aligning to one coordinate system is generally defined based on a coordinate system in which each measurement data is fixed to the measuring device. In order to photograph an object from different angles, the 3D measuring device is moved to a different position and angle. This is because the 3D data measured at the moved position is defined in the coordinate system moved with the 3D measuring apparatus, and the data photographed at different positions are defined in different coordinate systems.

이러한 좌표계를 일치시키기 위해서는 측정장치가 이동된 양을 알아야 하는데, 그 이동량을 계산하는 방법으로는 수치적으로 제어되는 장치를 이용하여 측정장치를 움직임으로써 절대적인 이동량을 알아내는 방법과, 측정된 데이터 정보만을 가지고 측정장치가 이동된 양을 계산하는 방법이 있다. 후자와 같이 측정된 데이터 정보만을 가지고 측정장치가 이동된 양을 계산하는 경우에는 물체를 측정할 때 측정 데이터가 서로 겹치도록 측정하여야 하며, 사용자가 서로 다른 각도에서 측정된 측정 데이터 중에 서로 겹치는 부분에서 대응점을 입력하고 그 입력된 대응점이 서로 일치되도록 좌표 변환을 한다.In order to match the coordinate system, it is necessary to know the amount of movement of the measuring device. The method of calculating the movement amount is a method of finding an absolute movement amount by moving the measuring device using a numerically controlled device and measured data information. There is a way to calculate the amount that the measuring device has moved with the bay. In the case of calculating the amount of movement of the measuring device using only the measured data information as described in the latter, the measurement data should be measured so that the measurement data overlap each other, and when the user overlaps each other in the measurement data measured at different angles. A corresponding point is input and coordinate transformation is performed so that the input corresponding points match each other.

이 때, 측정 데이터에서 서로 겹치는 부분에 대한 대응점을 수동으로 입력하는 작업은 작업자에 따라서 대응점을 입력할 때 오차가 발생할 수 있으며, 특히 물체 표면에 특징적인 형상이 없는 경우에는 더 많은 오차가 발생하게 된다. 또한, 물체의 크기가 크고 형상이 복잡한 경우에는 3차원 측정 장치의 각도 및 위치를 바꾸어 가며 수십에서 수백 번의 측정을 반복적으로 수행해야 하기 때문에 작업자가 대응점을 입력하는 시간이 길어지고, 수작업으로 인한 오차가 누적되기도 하며, 작업자의 실수로 인하여 잘못된 대응점이 입력되거나 대응점이 누락됨으로써 올바르지 않은 정렬이 이루어지는 경우가 빈번히 발생된다.At this time, the operation of manually inputting the corresponding points for the overlapping portions of the measurement data may cause an error when the corresponding points are input, depending on the operator, especially when there is no characteristic shape on the object surface. do. In addition, if the object is large in size and complex in shape, it is necessary to repeatedly perform tens to hundreds of measurements by changing the angle and position of the three-dimensional measuring device. May be accumulated, and incorrect alignment may be frequently performed due to a mistake of an operator or an incorrect corresponding point may be missed.

상기한 단점을 보완하기 위하여 최근에는 마커(marker) 또는 타겟(target)이라고 불리는 표식이 가능한 소형의 물체를 측정하고자 하는 측정 대상물의 표면에부착할 수 있도록 함에 의해, 그 마커 또는 타켓의 표식을 인식하여 작업자가 정확한 대응점을 입력하도록 도움을 주는 방식이 개발되어 있고, 더 나아가서 영상 처리 알고리즘을 통하여 대응점 인식을 자동화하는 기술도 개발되어 있는 상태이다.In order to compensate for the above drawbacks, it is possible to attach a small object capable of marking a marker or a target to a surface of a measuring object to be measured in recent years, thereby recognizing the marking of the marker or target. Therefore, a method of helping an operator input an accurate correspondence point has been developed. Furthermore, a technology for automating recognition of a correspondence point through an image processing algorithm has been developed.

즉, 도 1은 종래의 스티커식 마커를 측정 대상물에 부착하여 3차원적으로 측정하기 위한 상태를 예시적으로 나타낸 도면으로서, 동 도면에서는 소정의 3차원 형상을 갖는 측정 대상물(2)의 전체적인 표면을 따라 다수의 마커(4)를 불규칙적으로 부착시키고, 각각의 마커(4)가 부착된 측정 대상물(2)의 표면을 각 영역별로 겹치도록 반복적으로 촬영하게 된다.That is, FIG. 1 is an exemplary view showing a state for attaching a conventional marker marker to a measurement object and measuring in three dimensions, in which the entire surface of the measurement object 2 having a predetermined three-dimensional shape is shown. A plurality of markers 4 are irregularly attached to each other, and the surface of the measurement object 2 to which each marker 4 is attached is repeatedly photographed to overlap each region.

다수의 마커(4)가 부착된 측정 대상물(2)의 표면을 겹치도록 촬영하여 복수의 측정 데이터를 획득하게 되면, 작업자의 수작업에 의해 각 측정 데이터 간의 마커(4)에 의한 대응점 인식처리를 수행하게 되는 바, 이는 도 2에 도시된 바와 같다.When a plurality of pieces of measurement data are acquired by photographing the surfaces of the measurement objects 2 with the plurality of markers 4 attached thereto, a plurality of measurement data are acquired, and a corresponding point recognition process is performed by the markers 4 between the measurement data by a worker's hand. This is as shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측정 대상물(2)의 표면에 대해 상호 겹치는 영역을 촬영한 제 1 및 제 2측정 데이터(I1,I2)가 획득되는 경우에, 상기 제 1측정 데이터(I1)와 제 2측정 데이터(I2)에 각각 포함되어 있는 마커 영상데이터(M1)(M2)들 간의 공통되는 숫자를 작업자가 검색하여 대응점으로서 일치시킴에 의해, 각 측정 데이터를 정렬시킬 수 있도록 하고 있다.As shown in FIG. 2, when the first and second measurement data I1 and I2 photographing regions overlapping the surface of the measurement object 2 are obtained, the first measurement data I1 is obtained. And the operator can search for a common number between the marker image data M1 and M2 included in the second measurement data I2 and match each other as a corresponding point, thereby aligning each measurement data.

한편, 대응점의 인식을 자동화하는 기술의 경우에는 각각의 마커에 서로 다른 패턴을 넣고 영상 처리를 통하여 고유한 마커를 찾아 이들을 기준으로 하여 서로 다른 측정 데이터를 자동으로 정렬하는 방법을 사용하기도 한다.On the other hand, a technique for automating the recognition of the corresponding point is to insert a different pattern to each marker, find a unique marker through the image processing, and to use the method to automatically arrange the different measurement data based on them.

하지만, 종래의 마커를 사용한 측정 데이터의 대응점 인식기술의 경우에는 측정 대상물에 대해서 마커가 물리적으로 일정 부피를 차지하기 때문에 측정 대상물의 표면에 마커를 부착하게 되면 측정물 표면의 일부를 가릴 수밖에 없고, 마커에 의해 가려진 부분은 측정 데이터로부터 손실되는 단점을 가지고 있다.However, in the case of the conventional point recognition technology of the measurement data using the marker, since the marker occupies a certain volume physically with respect to the measurement object, when the marker is attached to the surface of the measurement object, the part of the measurement object is obscured. The part covered by the marker has the disadvantage of being lost from the measurement data.

이러한 경우 마커가 있던 부분에서 손실된 데이터는 추후 보간법을 이용하여 추측하여 메우거나, 마커를 떼어내고 다시 측정을 수행하여 손실된 부분의 측정 데이터를 다시 획득하는 방법이 있으나, 이러한 방법들은 모두 작업 시간이 많이 소요될 뿐 아니라, 측정 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.In this case, the data lost in the part where the marker was used can be estimated by filling in the interpolation method later, or the marker can be removed and measured again to acquire the measurement data of the lost part again. This not only takes a lot but also has a disadvantage of poor measurement accuracy.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광학적으로 생성할 수 있는 비접촉식의 마커를 이용하여 측정 대상물의 측정부위를 손실되지 않은 상태에서 서로 다른 각도에서 측정된 3차원 데이터를 자동으로 정렬시키는 것이 가능하도록 된 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to use three-dimensional data measured at different angles without losing a measuring part of a measurement object by using an optically generated non-contact marker. It is an object of the present invention to provide an automatic alignment apparatus and method for three-dimensional measurement data using an optical marker that enables automatic alignment.

도 1은 종래의 스티커식 마커를 측정 대상물에 부착하여 3차원적으로 측정하기 위한 상태를 예시적으로 나타낸 도면,1 is a view showing an exemplary state for measuring a three-dimensional measurement by attaching a conventional marker marker to the measurement object,

도 2는 스티커식 마커를 기준 표식으로 하여 서로 다른 측정 데이터를 정렬하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면,FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which different measurement data are arranged using a sticker marker as a reference mark;

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,3 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a first embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따라 광학식 마커를 이용하여 2차원 영상데이터를 획득하는 상태와, 패턴무늬를 이용하여 3차원 측정데이터를 획득하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면,4A to 4C are views illustrating a state in which two-dimensional image data is obtained by using an optical marker and a state in which three-dimensional measurement data is obtained by using a pattern pattern according to the first embodiment of the present invention. ,

도 5는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따라 광학식 마커의 점등과 소등에 의해 획득되는 2차원 영상데이터로부터 마커의 2차원 위치를 추출하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면,5 is a diagram illustrating a state in which a two-dimensional position of a marker is extracted from two-dimensional image data obtained by turning on and off an optical marker according to a first embodiment of the present invention.

도 6은 카메라의 렌즈중심과 마커의 2차원 위치로부터 마커의 3차원 위치를 추출하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면,6 is a diagram illustrating a state in which the three-dimensional position of the marker is extracted from the lens center of the camera and the two-dimensional position of the marker;

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따라 서로 다른 영상데이터에서의 삼각형 비교에 의해 마커의 짝을 구하는 동작을 예시적으로 나타낸 도면,7A and 7B are diagrams exemplarily illustrating an operation of obtaining a pair of markers by comparing triangles in different image data according to the first embodiment of the present invention;

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따라 서로 다른 영상데이터에서의 삼각형 비교에 있어서 서로 다른 위치에 있는 삼각형의 짝을 일치시키는 변환 동작을 예시적으로 나타낸 도면,8A to 8D are diagrams exemplarily illustrating a conversion operation of matching pairs of triangles at different positions in a triangle comparison in different image data according to the first embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따라 서로 다른 영상데이터에서 가상적인 마커를 구함에 의해 마커의 짝을 구하는 동작을 예시적으로 나타낸 도면,9 is a diagram illustrating an operation of obtaining a pair of markers by obtaining a virtual marker from different image data according to a first embodiment of the present invention;

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,10A and 10B are flowcharts for explaining an operation of a method for automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker according to a first embodiment of the present invention;

도 11은 본 발명의 제 2실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data using an optical marker according to a second embodiment of the present invention; FIG.

도 12는 본 발명의 제 2실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,12 is a flowchart for explaining an operation of a method for automatically aligning 3D measurement data using an optical marker according to a second embodiment of the present invention;

도 13은 본 발명의 제 3실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,FIG. 13 is a flowchart for explaining an operation of a method for automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker according to a third embodiment of the present invention;

도 14는 본 발명의 제 4실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,14 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a fourth embodiment of the present invention;

도 15는 본 발명의 제 5실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,15 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a fifth embodiment of the present invention;

도 16은 본 발명의 제 6실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,16 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a sixth embodiment of the present invention;

도 17a 및 도 17b는 본 발명의 제 6실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,17A and 17B are flowcharts for explaining an operation of a method for automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker according to a sixth embodiment of the present invention;

도 18은 기준 좌표계에 의해 측정 데이터를 정렬할 때의 오차를 설명하기 위한 도면,18 is a diagram for explaining an error when aligning measurement data by a reference coordinate system;

도 19는 절대 좌표계에 의해 측정 데이터를 정렬할 때의 오차를 설명하기 위한 도면,19 is a diagram for explaining an error when aligning measurement data by an absolute coordinate system;

도 20은 본 발명의 제 7실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,20 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a seventh embodiment of the present invention;

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 제 7실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,21A and 21B are flowcharts for explaining an operation of a method for automatically arranging three-dimensional measurement data using an optical marker according to a seventh embodiment of the present invention;

도 22는 도 20에 도시된 대영역 영상획득부를 이용해 얻는 영상의 일예를 도시한 도면,FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an image obtained by using the large area image acquisition unit shown in FIG. 20;

도 23은 도 20에 도시된 대영역 영상획득부 및 영상획득부를 이용해 얻는 영상의 일예를 도시한 도면,FIG. 23 is a diagram illustrating an example of an image obtained by using the large area image acquisition unit and the image acquisition unit shown in FIG. 20;

도 24는 본 발명의 제 8실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,24 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to an eighth embodiment of the present invention;

도 25a 및 도 25b는 본 발명의 제 8실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,25A and 25B are flowcharts for explaining an operation of an automatic alignment method of 3D measurement data using an optical marker according to an eighth embodiment of the present invention;

도 26a는 도 24에 도시된 한쌍의 대영역 영상획득부를 이용해 얻는 영상의 일예를 도시한 도면,FIG. 26A is a diagram showing an example of an image obtained by using the pair of large area image acquisition units shown in FIG. 24;

도 26b는 도 20에 도시된 한쌍의 대영역 영상획득부 및 영상획득부를 이용해 얻는 영상의 일예를 도시한 도면,FIG. 26B is a diagram showing an example of an image obtained by using the pair of large area image acquisition units and the image acquisition unit shown in FIG. 20;

도 27은 본 발명의 제 8실시예의 원리에 대해 설명하기 위한 개략도,27 is a schematic diagram for explaining the principle of the eighth embodiment of the present invention;

도 28은 본 발명의 제 9실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면,28 is a view showing the configuration of an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker according to a ninth embodiment of the present invention;

도 29는 본 발명의 제 9실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,29 is a flowchart for explaining an operation of an automatic alignment method for 3D measurement data using an optical marker according to a ninth embodiment of the present invention;

도 30은 본 발명의 제 10실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,30 is a flowchart for explaining an operation of a method for automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker according to a tenth embodiment of the present invention;

도 31은 본 발명의 제 11실시예에 따른 마커 발생장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.31 is a diagram showing the configuration of the marker generating apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10:측정 대상물, 12:마커 발생기,10: measurement object, 12: marker generator,

14:마커 출력부, 16:투영부,14: marker output, 16: projection,

18:영상획득부, 20:이동 구동부,18: image acquisition unit, 20: moving drive unit,

22:이동 메카니즘, 24:영상 입력부,22: moving mechanism, 24: video input,

26:마커점멸 제어부, 28:투영 제어부,26: marker flashing control unit, 28: projection control unit,

30:마이크로 프로세서, 32:버퍼.30: microprocessor, 32: buffer.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 장치에 따르면, 소정의 측정 대상물로부터 여러 각도에서 촬영되어 획득된 3차원 측정 데이터를 정렬하는 3차원데이터 측정장치에 있어서, 다수의 광학적인 마커를 상기 측정 대상물의 표면에 투영하는 광학식 마커 발생수단과, 상기 측정 대상물에 대한 3차원 측정을 위해 측정 대상물의 표면에 무늬패턴을 투영하는 3차원 투영수단, 상기 측정 대상물로부터 광학식마커 발생수단에 의해 투영된 마커를 포함하는 2차원 영상을 획득함과 더불어, 상기 3차원 투영수단에 의해 투영되는 측정 대상물의 3차원 측정데이터를 획득하는 영상획득 수단 및, 상기 영상획득 수단에 의하여 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터와의 관계로부터 마커의 3차원 위치를 추출하고, 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾는 연산을 수행하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치를 제공한다.According to the apparatus of the present invention to achieve the above object, in the three-dimensional data measuring device for aligning the three-dimensional measurement data obtained by photographing at various angles from a predetermined measurement object, a plurality of optical markers to the measurement object Optical marker generating means for projecting onto the surface of the object, three-dimensional projection means for projecting a pattern on the surface of the measurement object for three-dimensional measurement of the measurement object, and a marker projected by the optical marker generating means from the measurement object Image acquisition means for acquiring a two-dimensional image including a three-dimensional measurement data of a measurement object projected by the three-dimensional projection means, and a two-dimensional image and a three-dimensional measurement obtained by the image acquisition means; The three-dimensional position of the marker is extracted from the relationship with the data, and three from the position of the marker by each three-dimensional measurement data. Provided is an automatic alignment apparatus for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that the control means for performing a calculation to find the relative position of the dimensional measurement data.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 방법에 의하면, 영상획득 수단을 측정 대상물의 특정 영역의 영상을 획득하기 적합한 위치로 이동시키는 단계와, 마커 발생수단을 점멸 구동하여 광학식 마커가 측정 대상물의 표면에 투영되도록 하고, 영상 획득 수단에서 광학식 마커가 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 획득하는 단계, 3차원 투영수단에서 상기 측정 대상물의 표면에 무늬패턴이 투영되도록 하고, 상기 영상획득 수단에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 3차원 측정데이터를 획득하는 단계 및, 상기 영상획득 수단에 의하여 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터와의 관계로부터 마커의 3차원 위치를 추출하고, 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아서 각 측정데이터를 정렬시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법을 제공한다.According to the method according to the present invention to achieve the above object, the step of moving the image acquisition means to a position suitable for acquiring an image of a specific area of the measurement object, and the optical marker is driven by flashing the marker generating means Acquiring a two-dimensional image of a specific area of the measurement object on which the optical marker is projected by the image acquisition means, and causing a pattern pattern to be projected on the surface of the measurement object by the three-dimensional projection means; Acquiring three-dimensional measurement data of a specific region of the measurement object on which the pattern pattern is projected by the acquiring means; and three-dimensional position of the marker from the relationship between the two-dimensional image acquired by the image acquiring means and the three-dimensional measurement data. And extract the relative position of the three-dimensional measurement data from the position of the marker by each three-dimensional measurement data. Arthur provides a three-dimensional measurement data using a self-aligning manner, it characterized in that the optical markers consisting step of aligning each of the measurements.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

즉, 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.That is, FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data using an optical marker according to a first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치는 마커 발생기(12)와, 투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 영상 입력부(24), 마커점멸 제어부(26), 투영 제어부(28), 마이크로 프로세서(30), 버퍼(32)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to the first embodiment of the present invention includes a marker generator 12, a projection unit 16, an image acquisition unit 18, and a movement driver 20. , A moving mechanism 22, an image input unit 24, a marker blinking control unit 26, a projection control unit 28, a microprocessor 30, and a buffer 32.

상기 마커 발생기(12)는 광학적으로 측정하고자 하는 측정 대상물(10)의 표면에 영상획득부(18)가 인식할 수 있는 무늬를 투영하기 위한 것으로서, 이는 상기 측정 대상물(10)을 지향하는 전면에 걸쳐서 다수의 광학식 마커가 상호 불규칙적인 조사방향을 갖고서 동시에 투영되도록 하는 다수의 마커 출력부(14)가 설치되어 있다.The marker generator 12 is for projecting a pattern that can be recognized by the image acquisition unit 18 on the surface of the measurement target 10 to be optically measured, which is a front surface facing the measurement target 10. A plurality of marker outputs 14 are provided so that a plurality of optical markers are projected simultaneously with mutually irregular irradiation directions.

상기 마커 발생기(12)의 다수의 마커 출력부(14)는 상기 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 적색 점을 투영할 수 있는 레이저 포인터를 적용하는 것이 바람직하게 되는 바, 이러한 레이저 포인터를 적용하게 되면 카메라와 같은 영상획득부(18)에 의하여 획득된 영상에서 측정 대상물(10)의 표면에 투영된 점의 위치를 용이하게 파악하는 것이 가능하게 된다.The plurality of marker output units 14 of the marker generator 12 preferably apply a laser pointer capable of projecting a plurality of red dots on the surface of the measurement object 10. In this case, it is possible to easily grasp the position of the point projected on the surface of the measurement object 10 in the image acquired by the image acquisition unit 18 such as a camera.

여기서, 상기 마커 발생기(12)는 레이저 포인터에 국한되지는 않으며, 측정하는 동안에 측정하고자 하는 측정 대상물과 해당 마커 발생기(12)와의 상대적인 위치를 고정할 수 있고, 측정 대상물(10) 표면상의 같은 위치에 마커가 나타나도록 하거나 사라지도록 하는 단계를 반복할 수 있으며, 광학적인 심도가 깊어서 측정대상물(10) 표면에 마커의 초점이 잘 맞을 수 있도록 할 수 있는 어떠한 광학식 마커를 적용하여도 무방하다.Here, the marker generator 12 is not limited to the laser pointer, and may fix a relative position between the measurement object to be measured and the corresponding marker generator 12 during the measurement, and the same position on the surface of the measurement object 10. The markers may be repeated to make the markers appear or disappear, and the optical depth may be so deep that any optical markers may be applied so that the markers may be well focused on the surface of the measurement object 10.

상기 마커 발생기(12)는 광학식 마커가 측정 대상물(10)의 표면에 골고루 투영되도록 하기 위해 물체 주위를 따라 다수개가 배치될 수 있도록 하고, 광학식 마커의 갯수는 측정 대상물(10)의 크기와 측정 영역에 따라 변경할 수 있다. 또한, 마커 발생기(12)는 측정 대상물(12)의 전체적인 표면에 광학식 마커를 투영할 수 있도록 하기 위해 해당 측정 대상물(10)의 여러방향에 복수개를 배치시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 영상 획득부(18)에 의한 촬영중에는 측정 대상물(10)과의 상대적인 이동이 없도록 고정시킨다.The marker generator 12 allows a plurality of optical markers to be arranged along the object periphery so that the optical markers are evenly projected on the surface of the measurement object 10, and the number of the optical markers is the size and measurement area of the measurement object 10. Can be changed according to. In addition, the marker generator 12 may be arranged such that a plurality of markers in various directions of the measurement object 10 in order to project the optical marker on the entire surface of the measurement object 12, the image acquisition unit During imaging by (18), it is fixed so that there is no relative movement with the measurement object 10.

동 도면에서, 상기 투영부(16)는 상기 측정 대상물(10)의 표면에 대해서 3차원 데이터가 획득될 수 있도록 소정의 무늬 또는 레이저 줄무늬을 투영한다. 이는 LCD 프로젝터와 같은 투영장치를 이용하여 공간 부호화된 광을 측정 대상물(10)의 표면에 투영하거나 레이저 광을 측정 대상물(10)의 표면에 투영하여 상기 영상 획득부(18)를 통해서 3차원 데이터로서 획득할 수 있도록 하고 있다.In the same figure, the projection unit 16 projects a predetermined pattern or laser stripes on the surface of the measurement object 10 so that three-dimensional data can be obtained. This is performed by projecting a spatially coded light using a projection device such as an LCD projector onto the surface of the measurement object 10 or by projecting a laser light onto the surface of the measurement object 10 and performing 3D data through the image acquisition unit 18. As it can be obtained.

여기서, 상기 투영부(16)는 소정의 무늬를 투영할 수 있는 광원과 패턴필름 및 렌즈로 이루어진 슬라이드 프로젝터나 전자식 LCD 프로젝터, 또는 레이저 줄무늬을 투영할 수 있는 레이저 다이오드를 채용하는 것이 바람직하고, 줄무늬를 갖춘 패턴필름이 소정의 이송수단에 의해 광원과 렌즈의 사이에 이송되면서 일련의 줄무늬가 측정 대상물(10)에 투영되도록 한다.Here, the projection unit 16 preferably employs a slide projector, an electronic LCD projector, or a laser diode capable of projecting a laser stripe, which includes a light source capable of projecting a predetermined pattern, a pattern film, and a lens. The provided pattern film is transferred between the light source and the lens by a predetermined conveying means so that a series of stripes are projected onto the measurement object 10.

상기 패턴필름은, 예컨대, 5개와 같은 다수개의 구간을 갖는 줄무늬 패턴이가로방향으로 길게 인쇄되어 있는 필름으로 이루어져 있다. 또한, 상기 투영부(16)의 패턴 필름은 본 출원인이 2002년 2월 28일에 출원한 국내 특허 출원번호 제 2002-10839호(발명의 명칭 : 다중 줄무늬 패턴을 이용한 3차원 측정장치 및 방법)에 나타난 바와 같이, 각 구간마다 줄무늬가 다중으로 형성되어 있는 형태의 필름을 적용하는 것도 얼마든지 가능하다. 또한 레이저 줄무늬를 이용한 측정 장치일 경우도 가능하다.The pattern film is made of, for example, a film in which a stripe pattern having a plurality of sections such as five is printed in a horizontal direction. In addition, the pattern film of the projection unit 16 is a Korean Patent Application No. 2002-10839 filed by the applicant on February 28, 2002 (name of the invention: three-dimensional measuring apparatus and method using a multi-stripe pattern) As shown in, it is also possible to apply a film of the form in which a plurality of stripes are formed in each section. It is also possible to use a measuring device using a laser stripe.

또한, 상기 투영부(16)는 광학적으로 3차원 측정을 하는 경우에 3차원 측정이 이루어지는 시점에서 측정 대상물(10)에 마커를 투영하게 되면 측정 데이터가 손상될 수 있기 때문에, 측정이 이루어지는 동안에는 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, since the projection unit 16 may damage the measurement data when the marker is projected onto the measurement object 10 at the time when the three-dimensional measurement is made in the optical 16-dimensional measurement, the marker during the measurement Is preferably not projected onto the measurement object 10.

상기 영상 획득부(18)는 CCD 카메라 또는 CMOS카메라 등과 같이 영상을 받아들일 수 있는 영상 센서로 이루어지고서, 상기 마커 발생기(12)로부터 측정 대상물(10)의 표면에 광학적인 방법으로 마커를 투영하면, 그에 따른 영상을 촬영하여 획득하게 된다.The image acquisition unit 18 includes an image sensor capable of receiving an image, such as a CCD camera or a CMOS camera, and projects the marker from the marker generator 12 onto the surface of the measurement object 10 by an optical method. In this case, the image is obtained by photographing the image.

상기 영상 획득부(18)는 상기 투영부(16)에 대해 별도의 카메라로서 설치되어 있을 수도 있으나, 해당 투영부(16)와 일체화되어 내장되어 있도록 하는 것이 바람직한 바, 이는 상기 광학식 마커로부터 투영된 2차원 영상의 획득 뿐만 아니라 상기 투영부(16)로부터 투영된 3차원 영상을 획득할 수 있도록 되어 있기 때문에, 장비의 구성이 간편해질 뿐 아니라 동일한 영상 획득 수단을 사용함으로써 별도의 캘리브레이션(calibration : 좌표계 보정) 작업없이 2차원 영상에 있는 임의의 점과 그에 해당되는 3차원 측정 데이터 상의 점을 일치시킬 수 있게 된다.The image acquisition unit 18 may be provided as a separate camera with respect to the projection unit 16, but it is preferable to be integrated with the projection unit 16 to be embedded therein, which is projected from the optical marker. Since not only the acquisition of the 2D image but also the 3D image projected from the projection unit 16 can be obtained, not only the configuration of the equipment can be simplified, but also a separate calibration by using the same image acquisition means. It is possible to match an arbitrary point in the two-dimensional image with a corresponding point in the three-dimensional measurement data without correction.

여기서, 상기 영상 획득부(18)는 상기 마커 발생기(12)의 광학식 마커에 대한 점멸주기와 투영부(16)의 점멸주기에 동기하여 측정 대상물(10)의 각 표면영역에 대해 2차원 영상데이터 및 3차원 측정데이터를 촬영하여 획득하게 되는 바, 이는 도 4a 내지 도 4c에 나타난 바와 같다.Here, the image acquisition unit 18 is two-dimensional image data for each surface area of the measurement target 10 in synchronization with the flashing period of the optical marker of the marker generator 12 and the flashing period of the projection unit 16. And it is obtained by photographing the three-dimensional measurement data, as shown in Figures 4a to 4c.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득부(18)에서는 상기 마커 발생기(12)가 점등되어 다수의 레이저마커가 측정 대상물(10)의 표면에 투영되어 있는 시점에서, 다수개의 광학적인 레이저 마커(RM)가 불규칙하게 투영되어 있는 측정 대상물의 소정 영역을 촬영한 제 1영상데이터(40)를 획득하게 된다.As shown in FIG. 4A, when the marker generator 12 is turned on in the image acquisition unit 18 and a plurality of laser markers are projected onto the surface of the measurement object 10, a plurality of optical laser markers are provided. First image data 40 obtained by capturing a predetermined region of the measurement object on which RM is irregularly projected is obtained.

그 다음에, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 영상 획득부(18)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 측정 대상물(10)의 표면에 레이저 마커가 투영되어 있지 않은 상태에서, 해당 측정 대상물(10)의 영상만으로 이루어진 제 2영상데이터(42)를 획득하게 된다.Next, as illustrated in FIG. 4B, the image acquisition unit 18 may turn off the marker generator 12 so that the laser marker is not projected on the surface of the measurement object 10. Second image data 42 consisting of only the image of 10) is obtained.

또한, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 영상 획득부(18)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 측정 대상물(10)에 레이저 마커가 투영되어 있지 않은 상태에서 상기 투영부(16)로부터 측정 대상물(10)에 투영되는 줄무늬에 의한 3차원 측정데이터를 촬영하여 획득하게 되는 바, 이는 패턴필름에 의해 5개 구간이 각각 다른 간격으로 존재하는 제 1∼제 5줄무늬(PT1∼PT5)에 의한 3차원 영상을 각각 순차적으로 촬영한 제 1∼제 5측정데이터(44a∼44e)의 형태로 획득하게 된다.In addition, as illustrated in FIG. 4C, the image acquisition unit 18 may measure the object from the projection unit 16 while the marker generator 12 is turned off so that the laser marker is not projected onto the measurement object 10. 3D measurement data obtained by the stripe projected on (10) is obtained, which is obtained by the first to fifth stripes (PT1 to PT5) in which five sections are present at different intervals by the pattern film. The dimensional images are acquired in the form of first to fifth measurement data 44a to 44e which are photographed sequentially.

여기서, 본 발명에서 예시적으로 채용되는 패턴필름의 구간이 5개가 존재하는 것으로 설정되어 있지만, 그에 한정되지 않고 5개 이상으로 증가시켜서 적용하는 것이 얼마든지 가능하도록 되어 있다.Here, although five intervals of the pattern film to be employed in the present invention is set to exist, the present invention is not limited thereto, and it is possible to increase the number to five or more.

상기 이동 구동부(20)는 상기 마이크로 프로세서(30)의 구동제어에 의해 상기 측정 대상물(10)의 영상을 획득하기 위해서 상기 투영부(16) 및 영상 획득부(18)를 측정 대상물(10)에 대해서 상대적으로 이동시키기 위한 구동을 수행한다.The movement driver 20 may connect the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to the measurement object 10 in order to acquire an image of the measurement object 10 by driving control of the microprocessor 30. Drive to relatively move relative to the

상기 이동 메카니즘(22)은 상기 이동 구동부(20)의 구동에 따른 동력을 전달받아 상기 투영부(16) 및 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)에 대해 일정한 방향으로 이동시키기 위한 구조를 갖추고 있다.The movement mechanism 22 is a structure for moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 in a predetermined direction with respect to the measurement object 10 by receiving power from the driving of the movement driver 20. Equipped with.

여기서, 본 발명에서는 이동 구동부(20)를 적용하여 투영부(16) 및 영상 획득부(18)를 전기적인 구동에 의해 이동시킬 수 있도록 되어 있지만, 이동 메카니즘(22)을 수동으로 조작하여 조작자가 임의적으로 이동될 수 있도록 하는 것도 가능하도록 한다.Here, in the present invention, it is possible to move the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 by the electric drive by applying the movement driver 20, the operator by manually operating the movement mechanism 22 It is also possible to be able to move arbitrarily.

동 도면에서, 상기 영상 입력부(24)는 상기 영상 획득부(18)로부터 획득된 영상데이터를 입력받기 위한 것이고, 마커점멸 제어부(26)는 상기 마이크로 프로세서(30)의 제어에 따라 상기 마커 발생기(12)의 광학식 마커를 점멸시키게 된다.In the same figure, the image input unit 24 is for receiving image data acquired from the image acquisition unit 18, and the marker flashing control unit 26 is controlled by the microprocessor 30, the marker generator ( The optical marker of 12) will blink.

상기 투영 제어부(28)는 상기 투영부(16)를 구성하는 패턴필름의 이송속도와 이송방향을 제어함과 더불어, 패턴필름을 투영하는 광원의 점멸을 제어하게 된다.The projection control unit 28 controls the feeding speed and the feeding direction of the pattern film constituting the projection unit 16 and controls the blinking of the light source projecting the pattern film.

상기 마이크로 프로세서(30)는 측정 대상물(10)로부터 획득된 측정데이터를 분석하여 하나의 좌표계에 자동으로 정렬시키기 위한 전용의 소프트웨어 프로그램을 구동시킨 상태에서, 상기 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(24)를 통해 각각 입력받아 분석하여 여러 각도에서 촬영된 측정 데이터를 하나의 좌표계에 자동으로 정렬하기 위한 연산처리를 수행한다.The microprocessor 30 runs a dedicated software program for analyzing the measurement data acquired from the measurement object 10 and automatically aligning the measurement data with one coordinate system, at various angles from the image acquisition unit 18. The photographed 2D image data and the 3D measurement data are respectively inputted through the image input unit 24 and analyzed to perform calculation processing for automatically aligning the measured data photographed at various angles in one coordinate system.

여기서, 상기 마이크로 프로세서(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 마커(RM)가 포함된 제 1영상데이터(40)와 레이저 마커가 포함되어 있지 않은 제 2영상데이터(42)에 대해 마커의 위치를 찾기 위한 영상처리를 수행하여 레이저 마커(RM)만이 추출된 제 3영상데이터(46)를 획득하게 된다.Here, as shown in FIG. 5, the microprocessor 30 markers the first image data 40 including the laser marker RM and the second image data 42 not including the laser marker. Image processing 46 is performed to obtain the extracted third image data 46 only by the laser marker RM.

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심(50)과 광학식 마커의 위치가 추출된 2차원 영상데이터(52)와의 관계에 의해 마커 위치에 해당되는 3차원 좌표값을 획득할 수 있도록 하게 되는 바, 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심(50)으로부터 임의의 3개의 마커에 대한 좌표값(a,b,c)과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터(54) 상의 임의의 3차원 좌표값(a′,b′,c′)을 추정함에 의해서 해당 마커의 위치에 해당되는 3차원 좌표값(a′,b′,c′)을 획득할 수 있다.In this state, as illustrated in FIG. 6, the microprocessor 30 has a relationship between the camera lens center 50 of the image acquisition unit 18 and the two-dimensional image data 52 from which the position of the optical marker is extracted. By obtaining the three-dimensional coordinate value corresponding to the marker position by the bar, the coordinate values (a, b, c) for any three markers from the camera lens center 50 of the image acquisition unit 18 ) And the three-dimensional coordinate values (a ', b') corresponding to the positions of the markers by estimating arbitrary three-dimensional coordinate values (a ', b', c ') on the three-dimensional measurement data 54 positioned in a straight line. ', C') can be obtained.

상기 투영부(16)와 영상 획득부(18)가 각각 일체화되어 함께 설치되어 있는 경우에는 그 마커의 위치에 해당되는 픽셀의 3차원 좌표값을 바로 얻을 수가 있지만, 상기 영상 획득부(18)가 투영부(16)와는 별도로 설치되어 있는 경우에는 해당 투영부(16)와 영상 획득부(18)와의 캘리브레이션(좌표계 보정)을 수행함으로써 마커에 해당되는 3차원 좌표값을 얻을 수 있다. 위의 단계를 거치면 여러 각도에서얻어진 3차원 측정 데이터에는 마커가 있는 위치의 3차원 좌표값들을 알 수 있다.When the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 are integrated and installed together, the 3D coordinate value of the pixel corresponding to the position of the marker can be directly obtained, but the image acquisition unit 18 When the projection unit 16 is installed separately, the three-dimensional coordinate value corresponding to the marker may be obtained by performing calibration (coordinate system correction) between the projection unit 16 and the image acquisition unit 18. Through the above steps, the three-dimensional coordinate data of the position where the marker is located in the three-dimensional measurement data obtained from various angles can be known.

이 때, 마커는 하나의 측정 데이터 내에 4∼5개 이상 포함되는 것이 바람직하며, 인접한 두 개의 측정 데이터는 3개 이상의 공통된 마커를 포함되는 것이 바람직하다. 이는 3차원 공간상에서 좌표계를 유일한 위치를 정의하기 위해서 3개 이상의 점이 필요할 뿐 아니라 후술하는 대응 마커를 찾는데 있어서 요구되는 사항이기도 하기 때문이다.At this time, it is preferable that four to five markers are included in one measurement data, and two adjacent measurement data preferably include three or more common markers. This is because not only three or more points are required to define a unique position of the coordinate system in the three-dimensional space, but also a requirement for finding a corresponding marker to be described later.

또한, 본 발명에서는 마커 발생기(12)를 통해서 광학식 마커를 사용하는 경우에 각 마커마다 다른 무늬를 사용하여 마커가 서로 구별될 수 있도록 하는 것도 가능하다. 하지만, 이 경우에는 수십 또는 수백개의 마커 출력부(14)가 각각 서로 다른 모양의 마커를 투영할 수 있어야 하기 때문에 장비의 구성과 제작이 복잡해질 수 있다.In the present invention, when using the optical marker through the marker generator 12, it is also possible to use a different pattern for each marker so that the markers can be distinguished from each other. However, in this case, since the tens or hundreds of marker output units 14 must be able to project markers of different shapes, the construction and manufacture of the equipment may be complicated.

본 발명에서, 상기 마이크로 프로세서(30)에서는 상기 측정 대상물(10)의 연속적인 촬영에 의해 획득되는 인접 영역의 3차원 측정데이터를 자동 정렬시키기 위해서 각각의 3차원 측정 데이터로부터 산출되는 마커 간의 상대적인 위치 정보를 이용하여 마커를 서로 구별할 수 있도록 하게 된다. 예컨대 마커에 의해 형성되는 공간상의 3개의 점이 있으면 이를 이용하여 하나의 삼각형을 구성할 수 있고, 일반적으로 서로 다른 세 개의 점들로 이루어진 삼각형은 서로 다른 모습을 가지고 있기 때문에 삼각형의 내각과 변의 길이 등을 비교함으로써 삼각형을 서로 구별할 수 있으며, 이를 이용하여 삼각형의 꼭지점에 해당되는 마커를 서로 구별할 수 있도록 한다. 이 과정을 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.In the present invention, the microprocessor 30 in the relative position between the markers calculated from the respective three-dimensional measurement data in order to automatically align the three-dimensional measurement data of the adjacent area obtained by the continuous shooting of the measurement object 10 Information can be used to distinguish markers from each other. For example, if there are three points in space formed by markers, they can be used to form a triangle. In general, a triangle consisting of three different points has a different shape. By comparing, triangles can be distinguished from each other, and by using them, markers corresponding to the vertices of the triangle can be distinguished from each other. The process is described in more detail below.

즉, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 하나의 측정데이터(60)에는 마커로부터 얻어진 M개의 점이 있고, 다른 측정데이터(62)에는 마커로부터 얻어진 N개의 점이 있는 경우에, 일반적으로 하나의 측정데이터(60)에는MC3개의 서로 다른 삼각형을 구성할 수 있고, 다른 측정데이터(62)에는NC3개의 서로 다른 삼각형을 구성할 수 있다. 이들 삼각형을 구성한 후, 총MC3×NC3번의 비교를 통하여 서로 일치하는 삼각형의 짝을 찾는다.That is, as shown in FIGS. 7A and 7B, when one measurement data 60 has M points obtained from the marker and the other measurement data 62 has N points obtained from the marker, generally one measurement data 60, may be configured to N C 3 different triangle M 3 C of each other, it is possible to configure the other triangle, and the other measured data (62). After constructing these triangles, a total of M C 3 × N C 3 comparisons are performed to find matching pairs of triangles.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 프로세서(30)에서는 하나의 측정데이터(60)에 포함된 마커에 의해 얻어진 점에 의해 복수의 삼각형(T1,T2)을 형성하고, 다른 측정데이터(62)에 포함된 마커에 의해 얻어진 점에 의해서 복수의 삼각형(T3,T4)을 형성하게 된다.First, as shown in FIG. 7A, in the microprocessor 30, a plurality of triangles T1 and T2 are formed by a point obtained by a marker included in one measurement data 60, and other measurement data ( A plurality of triangles T3 and T4 are formed by the points obtained by the markers included in 62).

그 다음에, 도 7b에 도시된 바와 같이 상기 마이크로 프로세서(30)는 각 측정데이터(60,62)의 마커로부터 얻어진 각각의 삼각형(T1,T2)(T3,T4)에서 서로 일치되는 삼각형의 짝(즉 T1과 T3)을 찾아내게 된다.Then, as shown in Fig. 7B, the microprocessor 30 matches a pair of triangles that coincide with each other in each of the triangles T1, T2 (T3, T4) obtained from the markers of the respective measurement data 60,62. (Ie T1 and T3).

여기서, 각 삼각형이 서로 일치하는지를 판단하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 변의 길이를 비교하는 방법에 의해 짝이 되는 삼각형을 찾을 수 있게 된다. 즉, 비교를 하고자 하는 두 개의 삼각형(T1,T3)에 대하여 각각 세변의 길이(a1,a2,a3)(b1,b2,b3)를 구하고, 각 변들의 길이가 모두 같고 각 변의 순서도 같으면 일치하는 삼각형으로 판단하게 되는 것이다.Here, there may be various methods for determining whether the triangles coincide with each other, but by comparing the lengths of the sides, it is possible to find a pair of triangles. That is, the lengths of the three sides (a1, a2, a3) (b1, b2, b3) are obtained for each of the two triangles (T1, T3) to be compared, and if the lengths of each side are the same and the order of each side is the same, It is judged by a triangle.

먼저, 각 변의 길이를 내림차순으로 정렬하여 세 개의 변이 모두 같은 삼각형을 찾아내게 되는 바, 그러한 삼각형이 적어도 2개 이상으로 검출되면 각 변의 순서를 검사하게 되고, 각 삼각형에서 가장 긴 변의 반시계 방향의 변의 길이를 각각 비교함에 의해 그 변의 길이가 서로 일치하는 삼각형을 짝으로 판단하게 되는 것이다.First, the lengths of each side are arranged in descending order to find all three sides of the same triangle. If at least two such triangles are detected, the order of each side is examined, and the counterclockwise direction of the longest side of each triangle is examined. By comparing the lengths of the sides, triangles whose lengths coincide with each other are judged as pairs.

상기한 바와 같이 각각의 측정데이터에서 대응되는 마커를 구별한 후에는 이들 마커들이 하나의 좌표계에서 같은 점에 위치하도록 측정데이터를 이동하게 되는 바, 상기 하나의 측정데이터(60)를 기준좌표로 하여 기준좌표계의 삼각형과 다른 측정 데이터에 포함된 같은 삼각형을 일치시키는 변환을 적용하여 이동시키도록 한다.As described above, after distinguishing the corresponding markers from each measurement data, the measurement data is moved so that these markers are located at the same point in one coordinate system, and the measurement data 60 is used as the reference coordinate. Apply a transformation that matches a triangle in the reference coordinate system with the same triangle in other measurement data.

즉, 서로 다른 위치에 있는 2개의 삼각형을 일치시키는 변환은 첨부된 도 8a∼도 8d에 나타난 바와 같다.In other words, the transformation of matching two triangles at different positions is as shown in Figs. 8A to 8D.

도 8a에 도시된 바와 같이, 서로 합동이고 위치가 다른 2개의 삼각형이 주어진 경우에는 삼각형의 합동을 구하면서 대응하는 꼭지점과 변에 대한 정보가 이미 획득되어 있는 상태이다.As shown in FIG. 8A, when two triangles are congruent to each other and different positions are given, information on corresponding vertices and sides is already obtained while finding the congruence of the triangles.

도 8b에 도시된 바와 같이, 2개의 삼각형에서 각각 하나의 꼭지점의 위치를 일치시키는 변환을 수행하게 되는 바, 하나의 삼각형에 대한 기준좌표계를 A로 설정하고, 나머지 삼각형의 좌표계 B를 A로 맞추는 과정을 수행하게 되는 바, 그에 대한 변환 매트릭스(Translation Matrix)(T)의 관계식은 하기한 수학식 1과 같다.As shown in FIG. 8B, a transformation is performed to match the positions of one vertex in two triangles. The reference coordinate system of one triangle is set to A, and the coordinate system B of the other triangles is set to A. As the process is performed, the relational expression of the translation matrix T is shown in Equation 1 below.

T=T(A1-B1)T = T (A1-B1)

그 다음에, 도 8c에 도시된 바와 같이 2개의 삼각형에 대해 일치시킨 꼭지점이 포함된 변을 일치시키는 회전변환을 수행하게 되는 바, 한 점을 공유하는 임의의 두 벡터를 일치시키는 회전변환은 회전 매트릭스(R1)를 나타내는 수학식 2와 같이 이루어진다.Then, as shown in FIG. 8C, a rotation transformation is performed to match the sides including the matching vertices for the two triangles, and the rotation transformation matching any two vectors sharing a point is rotated. Equation 2 representing the matrix R1 is performed.

R1=R(Θ1)R1 = R (Θ1)

상기한 바와 같이 회전변환을 수행하면 도 8d에 도시된 바와 같이 되는 바, 이를 하나의 꼭지점으로 일치시키기 위한 회전 매트릭스(R2)의 관계는 하기한 수학식 3과 같이 나타난다.As described above, when the rotation transformation is performed, as shown in FIG. 8D, the relationship of the rotation matrix R2 for matching the same to one vertex is represented by Equation 3 below.

R2=R2(Θ2)R2 = R2 (Θ2)

상기한 바와 같이 일치하는 변을 회전축으로 삼고 그 변에 포함되지 않는 하나의 꼭지점에서 수선을 내린 후에, 두 선분 사이의 각으로 회전을 시키면 2개의 삼각형을 일치시킬 수 있게 되는 바, 이를 변환 매트릭스(Transform Matrix)(M)로 정리하면 하기한 수학식 4와 같이 나타난다.As described above, after making the coincident side as the axis of rotation and repairing at one vertex not included in the side, the rotation between the two segments allows the two triangles to coincide. Transform Matrix) (M) can be expressed as Equation 4 below.

또한, 각 삼각형이 포함되었던 측정데이터의 하나의 점(P)는 하기한 수학식 5에 의해 새로운 위치로 이동할 수 있게 된다.In addition, one point (P) of the measurement data that each triangle was included can be moved to a new position by the following equation (5).

한편, 상기 마이크로 프로세서(30)는 상기한 바와 같이 삼각형의 합동을 근거로 이루어지는 변환에 의해 여러개의 측정데이터를 마커의 기준으로 맞추고 난 이후에 더 정확하게 데이터를 맞추기 위한 작업을 수행하게 되는 바, 마커의 크기가 수학적인 점이 아니기 때문에 약간의 오차가 발생될 수 있으므로 마커의 데이터가 아닌 메쉬 데이터를 근거로 상호간의 위치를 조정하게 된다. 이를 레지스터링(registering)이라고 하며, 이러한 과정을 통해서 각 측정데이터를 더욱 정확하게 연결시킬 수 있다.On the other hand, the microprocessor 30 is to perform a task to more accurately fit the data after adjusting the measurement data to the reference of the marker by the conversion based on the congruence of the triangle as described above, the marker Because the size of is not a mathematical point, some errors may occur, so the position of each other is adjusted based on the mesh data, not the marker data. This is called registering, and this process makes it possible to link each measurement data more accurately.

소정의 점군 데이터 A를 특정의 점군 데이터 B의 좌표계에 맞추고자 하는 경우에, A를 강제이동 및 회전변환(Rigid Body Tranformation) 함으로써 B의 좌표계에 맞추게 된다. 이 때, 일치시켜야 하는 A의 n개의 점을 P={pi}, 이에 대응하는 B의 점을 Q={xi} 라고 하면, 각각 대응되는 P,Q의 거리를 최소로 만들 수 있는 최소 자승법을 이용하여 이동, 회전변환을 구하고, 그러한 변환을 A에 적용하게 된다. 따라서, P,Q로 대변되는 점군데이터 A와 B의 평균거리는 최소가 되고, 상기한 대응점을 찾고 이동, 회전변환을 구하여 적용하는 것을 P,Q의 평균거리가 공차 내에 들어올때까지 반복하게 된다.In the case where the predetermined point group data A is to be matched to the coordinate system of the specific point group data B, it is adjusted to the coordinate system of B by forcibly moving and rotating transformation A. At this time, if n points of A to be matched are P = {p i } and corresponding points of B are Q = {x i }, the minimum distances corresponding to P and Q can be minimized. The squared method is used to calculate the translation and rotational transformations, and to apply those transformations to A. Therefore, the average distance between the point group data A and B represented by P and Q is minimized, and the corresponding distance is found and the moving and rotational transformations are applied until the average distance of P and Q falls within the tolerance.

상기한 대응되는 점쌍을 구하는 방식으로는 각각의 A점의 법선방향으로 가장 가까운 B의 점을 구하여 이 2점을 점쌍으로 하게 된다.As a method of obtaining the corresponding point pairs described above, the point B closest to the normal point of each point A is obtained and these two points are used as the point pairs.

각각 대응되는 2점 사이의 거리를 최소로 하는 변환을 최소자승법을 이용하여 구하게 되는 바, 그에 대한 함수는 하기한 수학식 6과 같다.A transformation for minimizing the distance between two corresponding points, respectively, is obtained by using the least square method, and a function thereof is shown in Equation 6 below.

여기서 Q는 레지스터링의 상태 벡터(State Vector)이고, Q=[QR|QT]2가 된다. 단, QR은 4원수 벡터(Quaternion Vector)이고, 이는 QR=[q0q1q2q3]t(q≥0, q0 2+ q1 2+ q2 2+ q3 2=1)에 해당된다. QT는 평행이동 벡터(Translation Vector)이고, 이는 QT=[q4q5q6]t에 해당된다.Q is a state vector of the register, and Q = [Q R | Q T ] 2 . Q R is a quaternion vector, where Q R = [q 0 q 1 q 2 q 3 ] t (q≥0, q 0 2 + q 1 2 + q 2 2 + q 3 2 = 1) Q T is a translation vector, which corresponds to Q T = [q 4 q 5 q 6 ] t .

상기 수학식 6에서 f(Q)는 pi에 R(QR)과 QT변환을 적용했을 때 xi와의 제곱 평균거리를 나타내고, 이때 f(Q)를 최소화할 수 있는 R(QR)과 QT를 최소 자승법으로 구하게 되는 것이다.In Equation 6, f (Q) represents the mean squared distance with x i when R (Q R ) and Q T transform are applied to pi, and at this time, R (Q R ) and We find Q T by the least-squares method.

상기 수학식 6에서 R(QR)는 3 ×3 회전행렬로 나타낼 수 있는 바, 이는 하기한 수학식 7에 의해 정의된다.In Equation 6, R (Q R ) may be represented by a 3 × 3 rotation matrix, which is defined by Equation 7 below.

또한, 측정데이터의 집합(P)를 P={pi}로 정의하고, 기준이 되는 데이터 집합(X)를 X={xi}로 정의한 경우에, P와 X의 중심체적(Center of Mass)은 하기한 수학식 8에 의해 정의된다.In addition, in the case of defining a set P of measurement data as P = {pi} and defining a reference data set X as X = {xi}, the center volume of P and X is It is defined by the following formula (8).

또한, P와 X의 교차공유 매트릭스(Cross-Covariance Matrix)(Σpx)는 하기한 수학식 9에 의해 정의된다.In addition, a cross-covariance matrix (Σ px ) of P and X is defined by Equation 9 below.

여기서는 비대칭 매트릭스의 순환성분(Cyclic Components of the Anti-symmetric Matrix)(Aij)를 이용하여 컬럼벡터(Column Vector)(Δ)를 형성하고, 이것으로 대칭인 4 ×4 매트릭스인 Q(Σpx)를 구하게 되는 바, 하기한 수학식 10와 같이정의된다.Here, a column vector (Δ) is formed using a Cyclic Components of the Anti-symmetric Matrix (A ij ), which is a symmetric 4 × 4 matrix Q (Σ px ). It is to be determined, as defined by the following equation (10).

여기서, I3는 3×3의 항등 매트릭스(Identity Matrix) 이다.Where I 3 is a 3 × 3 identity matrix.

상기한 수학식에서 QT는 Q(Σpx)의 최대 고유값(Maximum Eigenvalue)에 대응하는 고유 벡터(Eigen Vector)이고, 그 고유 벡터값을 이용하여 4원수(Quaternion)(q0,q1,q2,q3)을 구해서 상기 수학식 7에 대입하여 회전변환을 구하게 된다. 한편, QT(q4,q5,q6)는 상기한 수학식 7로부터 구한 R(QR)을 사용하여 체적중심을 맞추기 위해 하기한 수학식 11으로부터 구할 수 있다.In the above equation, Q T is an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of Q (Σ px ), and the quaternion (q 0 , q 1 ,) using the eigenvector value. q 2 , q 3 ) is obtained and substituted into Equation 7 to obtain a rotation transformation. On the other hand, Q T (q 4 , q 5 , q 6 ) can be obtained from Equation 11 below to adjust the volume center using R (Q R ) obtained from Equation 7 described above.

그 결과, 최종적으로 나타나는 행렬값은 하기한 수학식 12에 나타난 바와 같다.As a result, the final matrix value is as shown in Equation 12 below.

상기 마이크로 프로세서(30)에서는 상기 영상 획득부(18)로부터 획득되는 나머지의 3차원 측정데이터에 대해서도 각각 대응되는 마커의 구별이 이루어지면, 상기 하나의 측정데이터(60)를 기준좌표로 하여 이동을 위한 행렬을 구하여 자동적으로 정렬시킬 수 있도록 한다.In the microprocessor 30, when the corresponding markers are distinguished for the remaining three-dimensional measurement data obtained from the image acquisition unit 18, the microprocessor 30 moves the measurement data 60 as a reference coordinate. Get a matrix to allow for automatic sorting.

한편, 도 8a내지 도 8d에 도시된 바와 같은 방식과는 다르게 합동이 되는 삼각형을 찾은 후에 측정 데이터를 이동시키는 방식으로는 상기 최소 자승법을 이용하여 좌표계를 일치시키는 방식을 이용하게 된다.On the other hand, unlike the method shown in Figs. 8a to 8d, as a method of moving the measurement data after finding a congruent triangle, a method of matching the coordinate system using the least square method is used.

이는 두 삼각형의 합동 여부를 구하면서 대응하는 꼭지점의 정보가 있으므로 상기 수학식 6에서 P,X를 각각 대응하는 꼭지점이라 하면, 최적의 회전, 이동변환 행렬(T)을 하기한 수학식 13에 의해 구할 수 있게 된다.Since there is information on the corresponding vertices while determining whether the two triangles are congruent, if P and X correspond to the corresponding vertices in Equation 6, the optimum rotation and shift matrix T is given by Equation 13 below. Will be available.

상기한 수학식 13과 같은 행렬을 좌표계로 일치시키려는 점군 데이터(P)적용하여 이동시키기 위한 등식은 하기한 수학식 14에 의해 정의된다.The equation for moving the matrix as shown in Equation 13 above by applying the point group data P to match with the coordinate system is defined by Equation 14 below.

한편, 상기 마이크로 프로세서(30)에서는 삼각형의 짝을 찾는 방법의 경우에 각 측정데이터의 겹치는 영역에 3개 이상의 마커가 포함되어야 하지만 각 측정데이터에 2개의 마커가 존재하는 경우에는 측정이 어렵도록 되어 있는 바, 이때에는 다른 방식으로 마커의 구별을 수행할 수 있도록 한다.On the other hand, in the case of a method of finding a pair of triangles in the microprocessor 30, three or more markers should be included in an overlapping area of each measurement data, but when two markers exist in each measurement data, the measurement becomes difficult. In this case, it is possible to perform the differentiation of markers in other ways.

즉, 마커를 포함하고 있는 각각의 측정데이터에는 3차원 형상정보를 가지고 있기 때문에 2개의 마커만을 이용하여도 구별하는 것이 가능하게 되는 바, 도 9에 도시된 바와 같이 각각 겹치는 영역을 갖는 하나의 측정데이터(64)가 2개의 마커(RM1,RM2)에 의해 공간상의 2개의 점이 형성되고, 다른 측정데이터(66)가 각각 2개의 마커(RM3,RM4)에 의해 공간상의 2개의 점이 형성되어 있으면, 각각의 점에서 수직한 벡터를 이용하면 각 측정데이터(64)(66) 마다의 2개의 점과 2개의 벡터를 상호 비교함으로써, 서로 다른 마커를 구별할 수 있는 것이 가능하다.That is, since each measurement data including markers has three-dimensional shape information, it is possible to distinguish them even by using only two markers. As shown in FIG. 9, one measurement having overlapping regions is shown. If data 64 is formed of two points in space by two markers RM1 and RM2, and the other measurement data 66 is formed of two points in space by two markers RM3 and RM4, respectively, By using a vector perpendicular to each point, it is possible to distinguish different markers by comparing two points and two vectors for each measurement data 64 and 66 with each other.

한편, 상기 마이크로 프로세서(30)에서는 각 측정데이터에 대해 투영되는 마커의 수가 많고 마커의 배치가 균일하게 되어 있는 경우 짝을 잘못 찾게 되는 경우도 발생할 수 있다. 이 경우에는 마커와 3차원 데이터를 이용하여 추가적인 기준점을 생성하여 비교한다. 예컨대, 3개의 공통된 점이 있는 경우에는 이들 점으로 삼각형을 구성하고, 삼각형의 무게 중심에서 삼각형과 수직한 수선을 그린 후, 그 수선과 3차원 데이터와의 교점을 구하면 제 4의 기준점을 얻을 수 있다. 그 다음에, 마커 또는 마커 주위에서 물체 표면의 평균 수직 벡터 정보를 이용하여 서로 일치되는 짝을 찾을 수 있다.On the other hand, when the number of markers projected for each measurement data is large and the arrangement of the markers is uniform, the microprocessor 30 may also find a wrong pair. In this case, an additional reference point is created and compared using a marker and three-dimensional data. For example, if there are three common points, a triangle is formed from these points, a perpendicular line perpendicular to the triangle is drawn at the center of gravity of the triangle, and the fourth reference point can be obtained by finding the intersection point of the water line and the three-dimensional data. . Then, the marker or the average vertical vector information of the surface of the object around the marker can be used to find a match.

또한, 측정데이터에 2개의 공통된 점만 있는 경우에는, 이들 두 점을 잊는 직선을 그리고 그 직선의 중점에서 직선과 수직인 평면에 원을 그린 후, 그 원과 측정데이터와의 교점을 구하면 제 4, 제 5의 기준점을 얻을 수 있다.If there are only two common points in the measurement data, draw a straight line that forgets these two points, draw a circle on a plane perpendicular to the straight line at the midpoint of the straight line, and find the intersection of the circle and the measured data. A fifth reference point can be obtained.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 설명한 방법 이외에도 마커 주위에서 추가적인 기준점을 만들어서 3차원 측정데이터의 정렬을 자동적으로 수행하는 어떠한 방법을 채택하여 사용할 수 있는 것이 가능하도록 되어 있음은 물론이다.According to a preferred embodiment of the present invention, in addition to the method described above, it is possible to adopt and use any method for automatically performing alignment of three-dimensional measurement data by making additional reference points around the marker. .

도 3에서, 상기 버퍼(32)는 상기 마이크로 프로세서(30)의 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬 처리에 의해 새롭게 구해지는 마커정보를 각 레지스터에 등록시키게 된다.In FIG. 3, the buffer 32 registers the marker information newly obtained by the automatic alignment process for the three-dimensional measurement data of the microprocessor 30 in each register.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 제 1실시예에 따른 동작에 대해 도 10a 및 도 10b의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.Next, an operation according to the first embodiment of the present invention made as described above will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 10A and 10B.

먼저, 마커 발생기(12) 측에 소정의 측정 대상물(10)이 안착된 상태에서, 마이크로 프로세서(30)는 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴에 따라 투영부(16)와 일체화된 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시키게 된다(단계 S10).First, in a state in which a predetermined measurement target 10 is seated on the marker generator 12 side, the microprocessor 30 drives the movement driver 20 to operate the movement mechanism 22, thereby projecting the projection portion 16. ) Is moved to a position suitable for the measurement of the measurement object (10) (step S10).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(30)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 상기 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S11).In this state, the microprocessor 30 controls the marker blinking control unit 26 to turn on the plurality of marker output units 14 included in the marker generator 12 to display a plurality of surfaces on the surface of the measurement object 10. The marker is projected irregularly (step S11).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 영상 획득부(18)에서 상기 측정 대상물(10)의 특정 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 상기 마이크로 프로세서(30)는 영상 입력부(24)를 통해 상기 영상 획득부(18)에서 획득된 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S12).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement object 10, the image acquisition unit 18 photographs a specific area of the measurement object 10 to include the two-dimensional image including the optical marker. When obtaining the, the microprocessor 30 receives the 2D image data acquired by the image acquisition unit 18 through the image input unit 24 (step S12).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(30)는 상기 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 하게 되고(단계 S13), 그 상태에서 영상 획득부(18)로부터 측정 대상물(10)의 동일한 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상을 획득하면, 그 2차원 영상데이터를 영상 입력부(24)를 통해 입력받게 된다(단계 S14).Then, the microprocessor 30 controls the marker blinking control unit 26 so that the marker generator 12 is turned off so that the optical marker cannot be projected onto the measurement object 10 (step S13). In this state, when the same region of the measurement object 10 is taken from the image acquisition unit 18 to acquire a 2D image not including the optical marker, the 2D image data is received through the image input unit 24. (Step S14).

또한, 상기 마이크로 프로세서(30)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 30 controls the projection control unit 28 to operate the projection unit 16 while the marker generator 12 is turned off so that the optical marker is not projected. ), A predetermined pattern (for example, a stripe pattern of multiple sections or multiple stripe patterns each having different intervals) for three-dimensional measurement is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 상기 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 상기 마이크로 프로세서(30)는 영상 입력부(24)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S15).In this case, when the image acquisition unit 18 photographs the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected to obtain three-dimensional measurement data, the microprocessor 30 transmits the three-dimensional measurement data through the image input unit 24. Is input (step S15).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(30)는 광학식 마커가 포함된 2차원 영상데이터와 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상데이터를 영상처리하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S16).In this state, the microprocessor 30 extracts the two-dimensional position of the marker by image processing the two-dimensional image data including the optical marker and the two-dimensional image data not including the marker (step S16).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(30)는 2차원 영상데이터에서 추출된 마커를 이용하여 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 해당 마커의 3차원 위치를 찾게 된다(단계 S17).Then, the microprocessor 30 uses coordinates extracted from the 2D image data and coordinate values of any three markers in the 2D image data from the center of the camera lens of the image acquisition unit 18. By estimating an arbitrary three-dimensional coordinate value on the three-dimensional measurement data located in a straight line, the three-dimensional position of the marker is found (step S17).

한편, 상기 마이크로 프로세서(30)는 버퍼(32)의 레지스터가 비어있는지의 여부를 판단한다(단계 S18).On the other hand, the microprocessor 30 determines whether the register of the buffer 32 is empty (step S18).

상기 판단 결과, 상기 버퍼(32)의 레지스터가 비어있지 않다고 판단되면, 상기 단계 S17에서 찾은 마커의 3차원 위치에 대해 상기 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 이전의 3차원 측정데이터(즉, 현재의 3차원 측정데이터와 겹치는 데이터)에 따른 마커를 비교하여 상호 짝이 되는 마커를 검색하게 된다(단계 S19).As a result of the determination, if it is determined that the register of the buffer 32 is not empty, the previous three-dimensional measurement data registered in the register of the buffer 32 with respect to the three-dimensional position of the marker found in step S17 (that is, the current By comparing the markers according to the three-dimensional measurement data of the () and the overlapping markers are searched (step S19).

상기한 바와 같은 마커의 검색처리에 의해 현재의 3차원 측정데이터에 포함된 광학식 마커와 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커와의 비교에 의해 짝이 되는 마커를 찾게 되면, 상기 마이크로 프로세서(30)는 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 행렬을 구하게 되고(단계 S20), 상기 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 3차원 측정데이터의 위치를 기준 좌표계로 하여 현재의 측정데이터를 이동시키게 된다(단계 S21).When the marker is matched by comparing the optical marker included in the current three-dimensional measurement data with the marker registered in the register of the buffer 32 by the searching process of the marker as described above, the microprocessor 30 ) Obtains a matrix for movement from the positions of the paired markers in each of the three-dimensional measurement data (step S20), and uses the position of the three-dimensional measurement data registered in the register of the buffer 32 as a reference coordinate system. The measurement data of is moved (step S21).

그 결과로, 상기 마이크로 프로세서(30)는 현재의 측정데이터로부터 새롭게찾은 마커를 버퍼(32)의 레지스터에 등록시켜서 이전의 측정데이터에 다른 마커와 정렬시키게 된다(단계 S22).As a result, the microprocessor 30 registers the newly found marker from the current measurement data into the register of the buffer 32 and aligns it with another marker in the previous measurement data (step S22).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(30)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는 지의 여부를 판단한다(단계 S23).Then, the microprocessor 30 determines whether or not automatic alignment with respect to the three-dimensional measurement data obtained for the measurement object 10 has been completed (step S23).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 제어가 상기 단계 S10으로 진행하여 상기 이동 구동부(20)에 의한 구동하에서 이동 메카니즘(22)이 작동되면서 투영부(16)와 영상획득부(18)를 적합한 위치로 이동시키면서 상기 단계 S10으로부터 단계 S22까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.As a result of the determination, when it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the control proceeds to the step S10 and the movement mechanism under the drive by the movement driver 20 ( 22) is operated to repeatedly perform the process from step S10 to step S22 while moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to a suitable position.

다음에, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 제 2실시예에 대해 상세히 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

즉, 도 11은 본 발명의 제 2실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제 2실시예에서 상기 제 1실시예와 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하면서 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.That is, FIG. 11 is a view showing the configuration of an apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data using an optical marker according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the same functions as those of the first embodiment and The same reference numerals are assigned to the components that perform the operations, and detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제 2실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치는 마커 발생기(70)와, 투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 영상 입력부(24), 마커 개별점멸 제어부(74), 투영 제어부(28), 마이크로 프로세서(76), 버퍼(32)로 구성된다.3D measurement data automatic alignment apparatus according to the second embodiment of the present invention is a marker generator 70, the projection unit 16, the image acquisition unit 18, the movement driver 20, the movement mechanism 22, the image The input part 24, the marker individual flashing control part 74, the projection control part 28, the microprocessor 76, and the buffer 32 are comprised.

상기 마커 발생기(70)는 광학적으로 측정하고자 하는 측정 대상물(10)의 표면에 영상획득부(18)가 인식할 수 있는 무늬를 투영하기 위한 것으로서, 이는 상기 측정 대상물(10)을 지향하는 전면에 걸쳐서 다수의 광학식 마커를 상호 불규칙적인 조사방향을 갖고서 투영되도록 하는 다수의 마커 출력부(72)가 설치되어 있다.The marker generator 70 is for projecting a pattern that can be recognized by the image acquisition unit 18 on the surface of the measurement object 10 to be optically measured, which is a front surface facing the measurement object 10. A plurality of marker outputs 72 are provided for projecting a plurality of optical markers over a mutually irregular irradiation direction.

상기 마커 발생기(70)는 상기 마커 개별점멸 제어부(74)의 제어에 따라 1∼N번째까지 있는 다수의 마커 출력부(72)를 순차적으로 1개씩 개별 점등시켜서 상기 영상획득부(18)에서 획득되는 각 영상마다 서로 다른 1개씩의 마커가 투영되도록 한다.The marker generator 70 acquires the image from the image acquisition unit 18 by sequentially lighting the plurality of marker output units 72 up to the 1st to the Nth one by one under the control of the individual marker blinking controller 74. Each different image is projected by one different marker.

상기 마커 개별점멸 제어부(74)는 상기 마이크로 프로세서(76)의 제어에 의해 상기 마커 발생기(70)에 갖추어진 다수의 마커 출력부(72)를 미리 결정된 순서에 따라 각각 순차적이고 개별적으로 점멸제어하게 된다.The marker individual flashing control unit 74 controls the plurality of marker output units 72 provided in the marker generator 70 to be sequentially and individually blinked and controlled in a predetermined order by the control of the microprocessor 76. do.

상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(24)를 통해 각각 입력받아 분석하여 여러 각도에서 촬영된 측정 데이터를 하나의 좌표계에 자동으로 정렬하기 위한 연산처리를 수행하게 되는 바, 이는 상기 영상 획득부(18)에서 모든 마커가 소등된 상태에서 촬영한 영상을 기본영상으로 설정하고서, 1번째∼N번째 까지 순차적으로 마커가 점등된 상태에서 촬영된 다수개의 영상을 각각 비교하여 각 마커의 2차원 위치를 검색하여 추출한다.The microprocessor 76 receives and analyzes two-dimensional image data and three-dimensional measurement data photographed at various angles from the image obtaining unit 18 through the image input unit 24 to analyze the measured data photographed at various angles. The calculation process for automatically aligning to one coordinate system is performed. This is performed by setting the image photographed in the state where all the markers are turned off in the image acquisition unit 18 as the base image, and sequentially from 1st to Nth. As a result, a plurality of images photographed while the markers are turned on are compared, respectively, and the two-dimensional positions of the markers are searched and extracted.

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(76)는 마커의 위치가 추출된 2차원 측정데이터와 3차원 측정 데이터를 비교하여 마커의 3차원 위치를 검색하는 기능과, 짝이되는 마커를 검색하여 그에 따른 이동행렬을 구하는 기능 및, 3차원 측정 데이터를 기준좌표계로 이동시키는 기능이 본 발명의 제 1실시예에서 나타난 기능과 동일하게 진행되도록 한다.Next, the microprocessor 76 compares the two-dimensional measurement data from which the position of the marker is extracted with the three-dimensional measurement data to search for the three-dimensional position of the marker, and searches for a paired marker to move accordingly. The function of obtaining the matrix and the function of moving the 3D measurement data to the reference coordinate system are performed in the same manner as the function shown in the first embodiment of the present invention.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작에 대해 도 12의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.Next, an operation according to another embodiment of the present invention made as described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 12.

먼저, 마커 발생기(70) 측에 소정의 측정 대상물(10)이 안착된 상태에서, 마이크로 프로세서(76)는 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴에 따라 투영부(16)와 일체화된 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시키게 된다(단계 S30).First, in a state where a predetermined measurement target 10 is seated on the marker generator 70 side, the microprocessor 76 drives the movement driver 20 to operate the movement mechanism 22, thereby projecting the projection portion 16. ) Is moved to a position suitable for the measurement of the measurement object (10) (in step S30).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 마커 발생기(70)로부터의 광학식 마커가 모두 소등되도록 하고서, 상기 영상 획득부(18)로부터 촬영되는 영상데이터를 기본영상으로서 획득하게 된다.In this state, the microprocessor 76 acquires the image data photographed from the image acquisition unit 18 as the base image, while turning off all the optical markers from the marker generator 70.

그 다음, 상기 마이크로 프로세서(76)는 마커 개별점멸 제어부(74)를 제어하여 마커 발생기(70)에 구비된 다수의 마커 출력부(72) 중에서 1번째로 지정된 마커 출력부(72)를 점등시켜서 상기 측정 대상물(10)의 표면에 1번째 마커가 투영되도록 하게 되고(단계 S31), 상기 영상 획득부(18)로부터 촬영되는 영상을 1번째 영상데이터로서 획득하게 된다(단계 S32).Next, the microprocessor 76 controls the marker individual blink control unit 74 to light the first designated marker output unit 72 among the plurality of marker output units 72 provided in the marker generator 70. The first marker is projected onto the surface of the measurement object 10 (step S31), and the image captured by the image acquisition unit 18 is obtained as first image data (step S32).

또한, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 마커 개별점멸 제어부(74)를 제어하여 상기 마커 발생기(70)의 다수의 마커 출력부(72) 중에서 미리 결정된 순서에 따라 N번째 즉, 2번째로 지정된 마커 출력부가 점등되어 2번째 광학식 마커가 측정대상물(10)에 투영되도록 하고(단계 S33), 상기 영상 획득부(18)로부터 촬영되는 영상을 N번째 즉, 2번째 영상데이터로서 획득하게 된다(단계 S34).In addition, the microprocessor 76 controls the marker individual flashing control unit 74 to designate the Nth, i.e., the second, designated marker in a predetermined order among the plurality of marker output units 72 of the marker generator 70. The output unit is turned on so that the second optical marker is projected onto the measurement object 10 (step S33), and the image captured by the image acquisition unit 18 is acquired as the Nth, that is, the second image data (step S34). ).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 단계에서 촬영한 영상에 포함된 마커가 미리 지정된 다수의 마커 중에서 마지막 마커인지의 여부를 판단한다(단계 S35).In this state, the microprocessor 76 determines whether the marker included in the image photographed in the step is the last marker among a plurality of predetermined markers (step S35).

상기 판단 결과, 상기 영상 획득부(18)로부터 촬영된 영상에 포함된 마커가 다수의 마커 중에서 마지막 마커가 아니라고 판단하게 되면, 상기 단계 S33과 단계 S34의 동작을 반복적으로 실행하여 상기 마커 발생기(70)의 다수의 마커 출력부(72)가 3,4,...N번째로 순차적이고 개별적으로 점등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되도록 하고, 각각의 마커가 개별적으로 점등될 때마다 영상 획득부(18)로부터 촬영된 개별적인 영상을 3,4,...N번째 영상으로 획득하게 된다.As a result of the determination, when it is determined that the marker included in the image photographed by the image acquisition unit 18 is not the last marker among a plurality of markers, the operations of the step S33 and the step S34 are repeatedly performed to perform the marker generator 70. A plurality of marker outputs 72) are sequentially turned on in order of 3, 4, ... Nth order so that the optical marker is projected onto the measurement object 10, and each marker is turned on individually. The individual images captured by the image acquisition unit 18 are acquired as 3, 4, ... Nth images.

한편, 상기 마이크로 프로세서(76)에서는 상기 영상 획득부(76)로부터 획득된 영상에 포함된 마커가 마지막 마커라고 판단하게 되면, 상기 마커 발생기(70)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.On the other hand, when the microprocessor 76 determines that the marker included in the image acquired from the image acquisition unit 76 is the last marker, the marker generator 70 is turned off so that the optical marker is not projected. The projection control unit 28 is controlled to operate the projection unit 16, and a predetermined pattern (for example, a stripe pattern or a multi-stripe pattern of a plurality of sections each having different intervals) for the three-dimensional measurement from the projection unit 16. This is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 상기 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 상기 마이크로 프로세서(76)는 영상 입력부(24)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S36).At this time, when the image acquisition unit 18 photographs the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected, and acquires the 3D measurement data, the microprocessor 76 transmits the 3D measurement data through the image input unit 24. Is input (step S36).

한편, 상기 마이크로 프로세서(76)는 1번째∼N번째 마커가 순차적이고 개별적으로 점등된 상태에서 촬영된 1번째∼N번째 영상데이터를 마커가 소등된 상태에서 획득한 기본영상과 각각 비교함에 의해, 광학식 마커에 의해 형성되는 밟은 영역을 검색함에 의해 각 마커의 2차원 위치가 용이하게 추출될 수 있게 된다(단계 S37).Meanwhile, the microprocessor 76 compares the first to Nth image data photographed with the first to Nth markers sequentially and individually turned on with the basic images obtained with the markers unlit, respectively. By searching the stepped area formed by the optical marker, the two-dimensional position of each marker can be easily extracted (step S37).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(76)에서는 2차원 영상의 비교에 의해 추출된 마커의 2차원 위치와 3차원 측정데이터를 비교함에 의해 마커의 3차원 위치를 검출하게 되고, 그러한 마커의 3차원 위치로부터 각각의 인접하게 촬영된 영상데이터에서 짝이되는 마커를 검색하여 그에 따른 이동행렬을 구하게 되며, 3차원 측정데이터를 기준좌표계로 이동하게 된다(단계 S38).Then, the microprocessor 76 detects the three-dimensional position of the marker by comparing the two-dimensional position of the marker extracted by the comparison of the two-dimensional image with the three-dimensional measurement data, and the three-dimensional position of the marker. The paired markers are retrieved from each of the adjacently photographed image data to obtain a moving matrix accordingly, and the three-dimensional measurement data is moved to the reference coordinate system (step S38).

한편, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는 지의 여부를 판단한다(단계 S39).On the other hand, the microprocessor 76 determines whether the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained for the measurement object 10 is completed (step S39).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 제어가 상기 단계 S30으로 재진행하여 상기 이동 구동부(20)에 의한 구동하에서 이동 메카니즘(22)이 작동되면서 투영부(16)와 영상획득부(18)를 적합한 위치로 이동시키면서 상기 단계 S30으로부터 단계 S38까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.As a result of the determination, when it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the control returns to the step S30 to move the control mechanism under the drive by the movement driving unit 20 ( 22 is operated to repeatedly execute the process from step S30 to step S38 while moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to a suitable position.

다음에, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 제 3실시예에 대해 상세히 설명한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

즉, 본 발명의 제 3실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 11에 도시된 구성요소와 동일하다.That is, the configuration of the 3D measurement data automatic alignment device according to the third embodiment of the present invention is the same as the component shown in FIG.

단, 본 발명의 제 2실시예에서는 마커 발생부(70)에서 N개의 마커를 각각 개별적으로 투영하였을 때 N개의 영상을 각각 개별적으로 촬영해야 하지만, 제 3실시예에서는 마커 발생부(70)에서 발생되는 N개의 마커를 이진화하기 위해 그룹별로 묶어서 점등시킴에 의해 영상을 촬영하는 횟수가 log2(N+1)으로 감소될 수 있게 된다.However, in the second embodiment of the present invention, when the N markers are individually projected by the marker generator 70, the N images must be taken separately, but in the third embodiment, the marker generator 70 The number of times the image is taken can be reduced to log 2 (N + 1) by grouping and lighting the generated N markers in groups to binarize them.

상기 마커 개별점멸 제어부(74)는 마이크로 프로세서(76)의 제어에 따라 마커 발생부(70)에 설치된 다수의 마커 출력부(72)를 이진화를 위해서 각각 그룹별로 분할하고, 그 그룹에 해당되는 마커 출력부만을 선택적으로 점등시키는 제어를 수행한다.The marker individual flashing control unit 74 divides the plurality of marker output units 72 installed in the marker generating unit 70 into groups for binarization under the control of the microprocessor 76, and markers corresponding to the groups. Control to selectively light only the output section.

상기 마커 개별점멸 제어부(74)는 예컨대, 상기 마커 발생부(70)에 설치된 마커 출력부(72)의 개수가 16개로 총 16개의 마커가 발생 가능한 경우에, 마커를 이진화하기 위해 16개의 마커를 4개의 그룹으로 중복적으로 분할하여 설정한다.The marker individual flashing control unit 74 may use 16 markers to binarize the markers when 16 markers are generated, for example, the number of the marker output units 72 installed in the marker generator 70 is 16. It is set by dividing it into four groups redundantly.

즉, 1번째 그룹에 포함되는 마커는 9번째∼16번째 마커에 해당되고, 2번째 그룹에 포함되는 마커는 5번째∼8번째 마커와, 13번째∼16번째 마커에 해당되며, 3번째 그룹에 포함되는 마커는 3,4,7,8,11,12,15,16번째 마커에 해당되고, 4번째 그룹에 포함되는 마커는 짝수번째(2,4,6,8,10,12,14,16번째) 마커에 해당되는 바, 이러한 관계는 하기한 표 1에 나타난 바와 같다.That is, the markers included in the first group correspond to the ninth to sixteenth markers, and the markers included in the second group correspond to the fifth to eighth markers, the thirteenth to sixteenth markers, and the third group. Included markers correspond to 3,4,7,8,11,12,15,16 markers, and markers included in the fourth group are even (2,4,6,8,10,12,14, The sixth) corresponds to the marker, this relationship is as shown in Table 1 below.

1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 제1영상First video 00 00 00 00 00 00 00 00 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 제2영상2nd video 00 00 00 00 1One 1One 1One 1One 00 00 00 00 1One 1One 1One 1One 제3영상3rd video 00 00 1One 1One 00 00 1One 1One 00 00 1One 1One 00 00 1One 1One 제4영상4th video 00 1One 00 1One 00 1One 00 1One 00 1One 00 1One 00 1One 00 1One

단, "0"는 마커의 소등을 나타내고, "1"은 마커의 점등을 나타낸다."0" indicates that the marker is turned off, and "1" indicates that the marker is turned on.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 1번째 마커는 항상 소등상태가 유지되는 반면에, 16번째 마커는 항상 점등상태가 유지되도록 하여 모든 마커가 각각 고유한 점등값을 갖게 된다.As shown in Table 1, the first marker is always off, while the 16th marker is always lit so that all markers have their own unique lighting values.

상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 마커 개별점멸 제어부(76)를 제어하여 미리 설정된 그룹별로 분할된 마커가 순차적으로 점등되도록 하고, 영상 획득부(18)를 통해 획득된 마커의 그룹수에 대응하는 수의 영상데이터를 비교하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다.The microprocessor 76 controls the marker individual flashing control unit 76 so that the markers divided by preset groups are sequentially turned on, and the number corresponding to the number of groups of markers acquired through the image acquisition unit 18. By comparing the image data of the two-dimensional position of the marker is extracted.

여기서, 상기 마이크로 프로세서(76)는 표 1과 같이 16개의 마커를 그룹별로 순차적으로 점등하여 제 1영상∼제 4영상데이터를 획득하게 되는 경우에, 10번째 마커를 2진수 "1001"로 인식하고, 13번 마커를 2진수 "1100"으로 인식하는 것과 같이 16개의 마커에 대해 16개의 서로 다른 고유의 아이디(ID) 즉, 2차원 위치값을 검출할 수 있게 된다. 이때, 1번 마커는 항상 소등되어있는 상태를 유지하고 있기 때문에 사용할 수 없게 되면서 실질적으로는 총 15개의 마커를 사용할 수 있다.Herein, when the microprocessor 76 sequentially lights up 16 markers by group as shown in Table 1 to acquire first to fourth image data, the microprocessor 76 recognizes the tenth marker as a binary number "1001". In addition, 16 different unique IDs, that is, two-dimensional position values, may be detected for the 16 markers, such as to recognize the marker 13 as the binary "1100". At this time, since the first marker is always turned off, the marker 1 cannot be used and a total of 15 markers can be used.

그에 따라, 만약, 10개의 영상데이터를 획득하게 되면, 1024개의 서로 다른 고유 아이디를 구별할 수 있게 되며, 1023개의 마커를 실질적으로 사용하는 것이 가능하다.Accordingly, if 10 image data is acquired, 1024 different unique IDs can be distinguished, and 1023 markers can be substantially used.

또한, 상기 마이크로 프로세서(76)는 마커의 위치가 추출된 2차원 측정데이터와 3차원 측정 데이터를 비교하여 마커의 3차원 위치를 검색하는 기능과, 짝이되는 마커를 검색하여 그에 따른 이동행렬을 구하는 기능 및, 3차원 측정 데이터를 기준좌표계로 이동시키는 기능이 본 발명의 제 1실시예에서 나타난 기능과 동일하게 진행되도록 한다.In addition, the microprocessor 76 compares the two-dimensional measurement data from which the position of the marker is extracted with the three-dimensional measurement data to search for the three-dimensional position of the marker, and searches for a paired marker to obtain a moving matrix accordingly. The function of obtaining and the function of moving the three-dimensional measurement data to the reference coordinate system are performed in the same manner as the function shown in the first embodiment of the present invention.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 제 3실시예에 따른 동작에 대해 도 13의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.Next, an operation according to the third embodiment of the present invention made as described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

우선, 상기 표 1에 나타난 바와 같이 마커 발생기(70)에 설치된 마커 출력부(72)가 16개 존재하여 총 16개의 마커를 투영하고, 영상 획득부(18)에서 총 4개의 2차원 영상데이터를 획득하는 것을 일예로 하여 설명하기로 한다.First, as shown in Table 1, there are 16 marker output units 72 installed in the marker generator 70 to project a total of 16 markers, and a total of four two-dimensional image data are acquired by the image acquisition unit 18. Acquisition will be described as an example.

먼저, 마커 발생기(70) 측에 소정의 측정 대상물(10)이 안착된 상태에서, 마이크로 프로세서(76)는 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴에 따라 투영부(16)와 일체화된 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시키게 된다(단계 S40).First, in a state where a predetermined measurement target 10 is seated on the marker generator 70 side, the microprocessor 76 drives the movement driver 20 to operate the movement mechanism 22, thereby projecting the projection portion 16. ) Is moved to a position suitable for the measurement of the measurement object (10) (step S40).

그 상태에서, 마이크로 프로세서(76)는 마커 개별점멸 제어부(74)를 제어하여 상기 마커 발생부(70)에서 미리 설정된 그룹별 마커 중에서 1번째 그룹에 포함된 마커(9번째∼16번째 마커)가 투영되도록 마커 출력부(72)를 점등시키게 되고(단계 S41), 영상 획득부(18)에서 촬영되는 제 1영상데이터를 영상 입력부(24)를 통해 획득하게 된다(단계 S42).In this state, the microprocessor 76 controls the marker individual flashing control unit 74 so that the markers (9th to 16th markers) included in the first group among the group-specific markers preset by the marker generator 70 are set. The marker output unit 72 is turned on to be projected (step S41), and the first image data photographed by the image acquisition unit 18 is acquired through the image input unit 24 (step S42).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 마커 개별점멸 제어부(74)를 제어하여 상기 마커 발생부(70)에서 미리 설정된 그룹별 마커 중에서 N번째 그룹즉, 2번째 그룹에 포함된 마커(5번째∼8번째, 13번째∼16번째)가 투영되도록 마커 출력부(72)를 점등시키게 되고(단계 S43), 상기 영상 획득부(18)에서 촬영되는 제 N영상데이터 즉, 제 2영상데이터를 획득하게 된다(단계 S44).Next, the microprocessor 76 controls the marker individual flashing control unit 74 so that the marker 5 included in the Nth group, that is, the second group, among the group-specific markers preset by the marker generating unit 70. The marker output unit 72 is turned on so as to project the first to eighth, thirteenth to sixteenth) (step S43), and the N-th image data photographed by the image acquisition unit 18, that is, the second image data Acquisition (step S44).

이 때, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 단계에서 획득된 영상데이터에 포함된 마커의 그룹이 미리 설정된 그룹 중에서 마지막인 지의 여부를 판단한다(단계 S45).At this time, the microprocessor 76 determines whether the group of the markers included in the image data obtained in the step is the last of the preset groups (step S45).

상기 판단 결과, 상기 마이크로 프로세서(76)는 영상 획득부(18)로부터 획득된 영상데이터에 포함된 마커의 그룹이 마지막 그룹이 아닌 것으로 판단하게 되면, 상기 단계 S43으로 재진행하여 단계 S44까지의 과정을 반복적으로 수행함에 의해, 3번째 그룹의 마커(3,4,7,8,1,12,15,16번째 마커)를 점등시키고 제 3영상데이터를 획득하고 나서, 4번째 그룹의 마커(2,4,6,8,10,12,14,16번째 마커)를 점등시키고 제 4영상데이터를 획득하게 된다.As a result of the determination, when the microprocessor 76 determines that the group of the markers included in the image data acquired from the image acquisition unit 18 is not the last group, the microprocessor 76 proceeds to step S43 again and performs the process from step S44. By repeatedly performing, the third group of markers (3, 4, 7, 8, 1, 12, 15, 16th marker) is turned on and the third image data is acquired, and then the fourth group of markers (2, 4th, 6th, 8th, 10th, 12th, 14th, and 16th markers) are turned on to obtain fourth image data.

한편, 상기 단계 S45의 판단 결과에 따라 상기 영상 획득부(18)로부터 획득된 영상데이터에 포함된 마커의 그룹이 마지막 그룹인 것으로 판단하게 되면, 상기 마커 발생기(70)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.Meanwhile, when it is determined that the group of markers included in the image data acquired from the image acquisition unit 18 is the last group according to the determination result of step S45, the marker generator 70 is turned off to project the optical marker. In the non-state state, the projection control unit 28 is controlled to operate the projection unit 16, and predetermined pattern patterns for three-dimensional measurement (for example, stripes patterns of plural sections having different intervals from the projection unit 16). Or multiple stripes pattern) is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 상기 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 상기 마이크로 프로세서(76)는 영상입력부(24)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S46).In this case, when the image acquisition unit 18 photographs the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected to obtain 3D measurement data, the microprocessor 76 may transmit the 3D measurement data through the image input unit 24. Is input (step S46).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 영상 획득부(18)로부터 획득된 1번째∼N번째 영상 즉, 제 1∼제 4영상데이터에 대한 이진화 정보를 비교함에 의해 각 마커의 고유 아이디 즉, 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S47).Then, the microprocessor 76 compares the binarization information for the first to Nth images, that is, the first to fourth image data, acquired from the image acquisition unit 18, namely, the unique ID of each marker. , The two-dimensional position is extracted (step S47).

한편, 상기 마이크로 프로세서(76)에서는 2차원 영상데이터의 2진화 데이터 비교에 의해 추출된 마커의 2차원 위치와 3차원 측정데이터를 비교함에 의해 마커의 3차원 위치를 검출하게 되고, 그러한 마커의 3차원 위치로부터 각각의 인접하게 촬영된 영상데이터에서 짝이 되는 마커를 검색하여 그에 따른 이동행렬을 구하게 되며, 3차원 측정데이터를 기준좌표계로 이동하게 된다(단계 S48).On the other hand, the microprocessor 76 detects the three-dimensional position of the marker by comparing the two-dimensional position and the three-dimensional measurement data of the marker extracted by comparing the binary data of the two-dimensional image data, and the three of such markers The paired markers are searched for in the adjacent image data obtained from the dimensional position to obtain a moving matrix accordingly, and the 3D measurement data is moved to the reference coordinate system (step S48).

한편, 상기 마이크로 프로세서(76)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는 지의 여부를 판단한다(단계 S49).On the other hand, the microprocessor 76 determines whether the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained for the measurement object 10 is completed (step S49).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 제어가 상기 단계 S40으로 재진행하여 상기 이동 구동부(20)에 의한 구동하에서 이동 메카니즘(22)이 작동되면서 투영부(16)와 영상획득부(18)를 적합한 위치로 이동시키면서 상기 단계 S40으로부터 단계 S48까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.As a result of the determination, if it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the control returns to the step S40 and the movement mechanism (under the drive by the movement driver 20) 22) is operated to repeat the process from step S40 to step S48 while moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to a suitable position.

다음에, 본 발명의 제 4실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 4실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 14에 도시된 바와 같으며, 동도면에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10),투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 영상 입력부(24), 투영 제어부(28), 버퍼(32), 마커 발생기(80)와, 마커 개별점멸 제어부(84), 마이크로 프로세서(86)를 포함하여 구성된다.The configuration of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to a fourth embodiment of the present invention is as shown in FIG. 14, and as shown in the drawing, the measurement object 10, the projection unit 16, and image acquisition. The unit 18, the movement driver 20, the movement mechanism 22, the image input unit 24, the projection control unit 28, the buffer 32, the marker generator 80, the marker individual flashing control unit 84, the micro It is configured to include a processor (86).

여기서, 도 3에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 중복된 기재를 피하고자 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the same reference numerals are assigned to components that perform the same functions and operations as those of the first embodiment shown in FIG. 3, and detailed description thereof will be omitted to avoid duplicate descriptions.

상기 마커 발생기(80)는 광학적으로 측정하고자 하는 측정 대상물(10)의 표면에 영상획득부(18)가 인식할 수 있는 무늬를 투영하기 위한 것으로서, 이는 상기 측정 대상물(10)을 지향하는 전면에 걸쳐서 다수의 광학식 마커를 상호 불규칙적인 조사방향을 갖고서 투영되도록 하는 다수의 마커 출력부(82)가 설치되어 있다.The marker generator 80 is for projecting a pattern that can be recognized by the image acquisition unit 18 on the surface of the measurement target 10 to be optically measured, which is a front surface facing the measurement target 10. A plurality of marker outputs 82 are provided to allow a plurality of optical markers to be projected with mutually irregular irradiation directions.

상기 마커 발생기(80)는 상기 마커 개별점멸 제어부(84)의 제어에 따라 다수의 마커 출력부(82)를 선택적으로 점멸 구동하도록 구성되어 있다.The marker generator 80 is configured to selectively blink a plurality of marker output units 82 under the control of the marker individual flashing controller 84.

상기 마커 개별점멸 제어부(84)는 상기 마이크로 프로세서(86)의 제어에 의해 상기 마커 발생기(80)에 갖추어진 다수의 마커 출력부(82)를 개별적으로 점멸제어하게 된다.The marker individual flashing controller 84 individually controls the flashing of the plurality of marker output units 82 provided in the marker generator 80 under the control of the microprocessor 86.

상기 마이크로 프로세서(86)는 측정 대상물(10)로부터 획득된 측정데이터를 분석하여 하나의 좌표계에 자동으로 정렬시키기 위한 전용의 소프트웨어 프로그램을 구동시킨 상태에서, 상기 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(24)를 통해 각각 입력받아 분석하여 여러 각도에서 촬영된 측정 데이터를 하나의 좌표계에 자동으로 정렬하기 위한연산처리를 수행하는데, 이에 대한 구체적인 동작과정은 상기한 제 1실시예에서의 마이크로 프로세서 동작과정과 동일하다.The microprocessor 86 runs a dedicated software program for analyzing the measurement data obtained from the measurement object 10 and automatically aligning the measurement data with one coordinate system, at various angles from the image acquisition unit 18. The photographed 2D image data and the 3D measurement data are respectively inputted and analyzed through the image input unit 24, and an operation for automatically arranging the measured data photographed at various angles into a single coordinate system is performed. The operation procedure is the same as that of the microprocessor operation in the first embodiment described above.

단, 본 발명의 제 4실시예에 따른 마이크로 프로세서(86)는, 측정 대상물(10)의 어느 한쪽 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고 이에 대한 연산처리를 수행한 다음 다른 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고자 마커 발생기(80)를 점등시킬 때에 이미 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역에 투영된 마커는 소정 주기(예컨대, 0.5초 정도)로 반복하여 점멸하게 하는 반면, 나머지 영역에 투영된 마커는 점등상태를 유지하도록 마커 개별 점멸 제어부(84)를 제어한다.However, the microprocessor 86 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention acquires two-dimensional image data and three-dimensional measurement data of one region of the measurement object 10 and performs calculation processing on the other. When the marker generator 80 is turned on to acquire the 2D image data and the 3D measurement data for the area, the markers projected on the area where the image and the measurement data have already been acquired are repeatedly repeated at a predetermined period (for example, about 0.5 seconds). On the other hand, the marker projected onto the remaining area controls the marker individual flashing control unit 84 to maintain the lighting state.

또는, 역으로 이미 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역에 투영된 마커는 점등상태를 유지하도록 하는 반면, 나머지 영역에 투영된 마커는 소정 주기로 반복하여 점멸하게 하는 것도 가능하다.Alternatively, the marker projected on the area where the image and the measurement data have already been acquired may be kept on while the marker projected on the remaining area may be repeatedly blinked at a predetermined period.

이와 같이, 이미 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역에 투영된 마커와, 나머지 영역에 투영된 마커의 점멸상태를 다르게 함으로써, 측정을 담당하는 시험자가 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역과 나머지 영역을 육안으로 쉽게 확인할 수 있고, 이를 통해 측정의 편의성을 도모할 수 있다.In this way, by varying the flashing state of the marker projected on the area where the image and the measurement data have already been acquired and the marker projected on the remaining area, the examiner in charge of the measurement visualizes the area where the image and the measurement data have been acquired and the remaining area. It can be easily confirmed, and it is possible to facilitate the measurement through this.

다음에, 본 발명의 제 5실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 5실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 15에 도시된 바와 같으며, 동도면에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10),투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 영상 입력부(24), 투영 제어부(28), 버퍼(32), 마커 발생기(90)와, 마커 개별점멸/색상 제어부(94), 마이크로 프로세서(96)를 포함하여 구성된다.The configuration of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to a fifth embodiment of the present invention is as shown in FIG. 15, and as shown in the drawing, the measurement object 10, the projection unit 16, and image acquisition. Unit 18, movement driver 20, movement mechanism 22, image input unit 24, projection control unit 28, buffer 32, marker generator 90, and marker individual flashing / color control unit 94 And a microprocessor 96.

여기서, 도 3에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 중복된 기재를 피하고자 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the same reference numerals are assigned to components that perform the same functions and operations as those of the first embodiment shown in FIG. 3, and detailed description thereof will be omitted to avoid duplicate descriptions.

상기 마커 발생기(90)는 광학적으로 측정하고자 하는 측정 대상물(10)의 표면에 영상획득부(18)가 인식할 수 있는 무늬를 투영하기 위한 것으로서, 이는 상기 측정 대상물(10)을 지향하는 전면에 걸쳐서 다수의 광학식 마커를 상호 불규칙적인 조사방향을 갖고서 투영되도록 하는 다수의 마커 출력부(92)가 설치되어 있다.The marker generator 90 is for projecting a pattern that can be recognized by the image acquisition unit 18 on the surface of the measurement target 10 to be optically measured, which is a front surface facing the measurement target 10. A plurality of marker output sections 92 are provided to allow a plurality of optical markers to be projected with mutually irregular irradiation directions.

여기서, 상기 마커 발생기(90)는 마커 개별 점멸/색상 제어부(94)의 제어에 따라 각 마커 출력부(92)가 최소한 2가지 이상의 각기 다른 색상의 광을 선택적으로 전환하여 조사할 수 있도록 구성되어 있다. 예컨대, 마커 출력부(92) 마다 최소한 2개 이상의 각기 다른 색상의 광원을 구비하고 이들 광원을 선택적으로 점등함으로써 각기 다른 색상의 광을 선택적으로 발생하도록 구성될 수 있다.Here, the marker generator 90 is configured such that each marker output unit 92 selectively switches at least two different colors of light under the control of the individual blinker / color controller 94 to irradiate the light. have. For example, the marker output unit 92 may be configured to include light sources of at least two or more different colors and selectively turn on the light sources to selectively generate light of different colors.

상기 마커 개별점멸/색상 제어부(94)는 상기 마이크로 프로세서(96)의 제어에 의해 상기 마커 발생기(90)에 갖추어진 다수의 마커 출력부(92)의 점멸 및 개별적인 색상을 제어하게 된다.The marker individual flashing / color control unit 94 controls the blinking and individual colors of the plurality of marker output units 92 provided in the marker generator 90 by the control of the microprocessor 96.

상기 마이크로 프로세서(96)는 측정 대상물(10)로부터 획득된 측정데이터를 분석하여 하나의 좌표계에 자동으로 정렬시키기 위한 전용의 소프트웨어 프로그램을 구동시킨 상태에서, 상기 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(24)를 통해 각각 입력받아 분석하여 여러 각도에서 촬영된 측정 데이터를 하나의 좌표계에 자동으로 정렬하기 위한 연산처리를 수행하는데, 이에 대한 구체적인 동작과정은 상기한 제 1실시예에서의 마이크로 프로세서 동작과정과 동일하다.The microprocessor 96 runs a dedicated software program for analyzing the measurement data acquired from the measurement object 10 and automatically aligning the measurement data with one coordinate system, and at various angles from the image acquisition unit 18. The photographed 2D image data and the 3D measurement data are respectively inputted and analyzed through the image input unit 24 to perform arithmetic processing for automatically aligning the measured data photographed at various angles in a single coordinate system. The operation procedure is the same as that of the microprocessor operation in the first embodiment described above.

단, 본 발명의 제 5실시예에 따른 마이크로 프로세서(96)는, 측정 대상물(10)의 어느 한쪽 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고 이에 대한 연산처리를 수행한 다음 다른 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고자 마커 발생기(90)를 점등시킬 때에 이미 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역에 투영된 마커와 나머지 영역에 투영된 마커의 색상이 다르게 투영되도록 마커 개별 점멸/색상 제어부(94)를 제어한다.However, the microprocessor 96 according to the fifth embodiment of the present invention acquires two-dimensional image data and three-dimensional measurement data of one region of the measurement object 10 and performs calculation processing on the other. When the marker generator 90 is turned on to acquire two-dimensional image data and three-dimensional measurement data for an area, the colors of the markers projected on the area where the image and the measurement data have already been acquired and the markers projected on the remaining area are projected differently. The marker individual flashing / color control unit 94 is controlled.

이와 같이, 이미 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역에 투영된 마커와, 나머지 영역에 투영된 마커의 색상을 다르게 함으로써, 측정을 담당하는 시험자가 영상 및 측정 데이터를 획득한 영역과 나머지 영역을 육안으로 쉽게 확인할 수 있고, 이를 통해 측정의 편의성을 도모할 수 있다.In this way, by differentiating the color of the marker projected on the area where the image and the measurement data have already been acquired and the marker projected on the remaining area, the examiner in charge of the measurement visually checks the area where the image and the measurement data have been acquired and the remaining area. It can be easily confirmed, and this facilitates measurement convenience.

다음에, 본 발명의 제 6실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 6실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 16에 도시된 바와 같으며, 동도면에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10), 마커 발생기(12), 투영부(16), 영상획득부(18), 영상 입력부(24), 마커 점멸 제어부(26),투영 제어부(28), 버퍼(32), 회전 테이블(100), 회전 구동부(102), 회전 메카니즘(104), 마이크로 프로세서(106)를 포함하여 구성된다.The configuration of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to the sixth embodiment of the present invention is as shown in FIG. 16, and as shown in the same drawing, the measurement object 10, the marker generator 12, and the projection unit. 16, image acquisition unit 18, image input unit 24, marker flashing control unit 26, projection control unit 28, buffer 32, rotation table 100, rotation drive unit 102, rotation mechanism ( 104, microprocessor 106.

여기서, 도 3에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 중복된 기재를 피하고자 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the same reference numerals are assigned to components that perform the same functions and operations as those of the first embodiment shown in FIG. 3, and detailed description thereof will be omitted to avoid duplicate descriptions.

상기 회전 테이블(100)은 그 상부 판에 측정 대상물(10)을 올려놓은 상태로 회동 가능한 구조로 이루어짐과 더불어, 상기 상부 판의 외주부에 복수의 마커 발생기(12)가 측정 대상물(10)과 함께 일체로 회전될 수 있도록 고정 설치되어 있다.The rotary table 100 has a structure that can be rotated while the measurement object 10 is placed on the upper plate, and a plurality of marker generators 12 are provided together with the measurement object 10 at the outer circumference of the upper plate. It is fixed so that it can be rotated integrally.

상기 회전 구동부(102)는 상기 마이크로 프로세서(106)의 구동제어에 의해 회전 테이블(100)을 목표 각도만큼 회전시키기 위한 구동을 수행하며, 상기 회전 메카니즘(104)은 회전 구동부(102)의 구동에 따른 동력을 전달받아 회전 테이블(100)을 목표 각도만큼 회전시키기 위한 구조를 갖추고 있다.The rotation drive unit 102 performs a drive for rotating the rotary table 100 by a target angle by the drive control of the microprocessor 106, the rotation mechanism 104 is driven to drive the rotation drive unit 102. It receives the power according to the structure has a structure for rotating the rotary table 100 by a target angle.

이때, 본 발명의 제 6실시예에서는 상기한 바와 같이 회전 구동부(102)를 이용하여 회전 테이블(100)을 전기적인 구동으로 회전시키도록 이루어진 경우를 예로 들어 설명하지만, 회전 메카니즘(104)을 수동으로 조작하여 조작자가 임의적으로 이동될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.In this case, in the sixth embodiment of the present invention, the case in which the rotary table 100 is rotated by the electric drive using the rotary drive unit 102 as described above will be described as an example. However, the rotary mechanism 104 is manually described. It is also possible to configure so that the operator can be moved arbitrarily.

또한, 마커 발생기와 측정 대상이 고정된 상태에서 움직임이 가능한 시스템이라면, 회전 테이블(100) 뿐만 아닌, 어떠한 것도 가능하다.In addition, as long as the system capable of moving while the marker generator and the measurement target are fixed, anything other than the rotary table 100 may be possible.

상기 마이크로 프로세서(106)는 측정 대상물(10)로부터 획득된 측정데이터를 분석하여 하나의 좌표계에 자동으로 정렬시키기 위한 전용의 소프트웨어 프로그램을 구동시킨 상태에서, 상기 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(24)를 통해 각각 입력받아 분석하여 여러 각도에서 촬영된 측정 데이터를 하나의 좌표계에 자동으로 정렬하기 위한 연산처리를 수행하는데, 이에 대한 구체적인 동작과정은 상기한 제 1실시예에서의 마이크로 프로세서 동작과정과 동일하다.The microprocessor 106 runs a dedicated software program for analyzing the measurement data obtained from the measurement object 10 and automatically aligning the measurement data with one coordinate system, and at various angles from the image acquisition unit 18. The photographed 2D image data and the 3D measurement data are respectively inputted and analyzed through the image input unit 24 to perform arithmetic processing for automatically aligning the measured data photographed at various angles in a single coordinate system. The operation procedure is the same as that of the microprocessor operation in the first embodiment described above.

단, 본 발명의 제 6실시예에 따른 마이크로 프로세서(106)는, 측정 대상물(10)의 어느 한쪽 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고 이에 대한 연산처리를 수행한 다음 다른 영역에 대한 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 획득하고자 할 때 회전 테이블(100)을 회전시키도록 회전 구동부(102)를 제어하게된다.However, the microprocessor 106 according to the sixth embodiment of the present invention acquires the two-dimensional image data and the three-dimensional measurement data for any one area of the measurement object 10 and performs a calculation process on the other. When the 2D image data and the 3D measurement data of the area are to be obtained, the rotation driver 102 is controlled to rotate the rotation table 100.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 6실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 동작과정에 대하여 첨부된 도 17a 및 도 17b의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Now, the operation of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to the sixth embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 17A and 17B.

먼저, 회전 테이블(10)의 상부판에 측정 대상물(10)이 안착된 상태에서, 마이크로 프로세서(106)는 회전 구동부(102)를 구동하여 회전 메카니즘(104)을 작동시킴에 따라 회전 테이블(100)을 소정 각도로 회전시켜 측정 대상물(10)을 측정에 적합한 위치로 회전시키게 된다(단계 S50).First, in a state in which the measurement object 10 is seated on the top plate of the rotary table 10, the microprocessor 106 drives the rotary driver 102 to operate the rotary mechanism 104, thereby rotating the rotary table 100. ) Is rotated at a predetermined angle to rotate the measurement object 10 to a position suitable for measurement (step S50).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(106)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 상기 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S51).In this state, the microprocessor 106 controls the marker blinking control unit 26 to turn on the plurality of marker output units 14 provided in the marker generator 12 so that the microprocessor 106 controls a plurality of markers on the surface of the measurement object 10. The marker is projected irregularly (step S51).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 영상 획득부(18)에서 상기 측정 대상물(10)의 특정 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 상기 마이크로 프로세서(106)는 영상 입력부(24)를 통해 상기 영상 획득부(18)에서 획득된 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S52).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement object 10, the image acquisition unit 18 photographs a specific area of the measurement object 10 to include the two-dimensional image including the optical marker. When obtaining the, the microprocessor 106 receives the 2D image data acquired by the image acquisition unit 18 through the image input unit 24 (step S52).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(106)는 상기 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 하게 되고(단계 S53), 그 상태에서 영상 획득부(18)로부터 측정 대상물(10)의 동일한 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상을 획득하면, 그 2차원 영상데이터를 영상 입력부(24)를 통해 입력받게 된다(단계 S54).Then, the microprocessor 106 controls the marker blinking control unit 26 so that the marker generator 12 is turned off so that the optical marker cannot be projected onto the measurement object 10 (step S53). In this state, when the same region of the measurement object 10 is taken from the image acquisition unit 18 to acquire a 2D image not including the optical marker, the 2D image data is received through the image input unit 24. (Step S54).

또한, 상기 마이크로 프로세서(106)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 106 controls the projection control unit 28 to operate the projection unit 16 while the marker generator 12 is turned off so that the optical marker is not projected. ), A predetermined pattern (for example, a stripe pattern of multiple sections or multiple stripe patterns each having different intervals) for three-dimensional measurement is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 상기 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 상기 마이크로 프로세서(106)는 영상 입력부(24)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S55).At this time, when the image acquisition unit 18 photographs the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected to obtain three-dimensional measurement data, the microprocessor 106 transmits the three-dimensional measurement data through the image input unit 24. Is input (step S55).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(106)는 광학식 마커가 포함된 2차원영상데이터와 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상데이터를 영상처리하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S56).In this state, the microprocessor 106 image-processes the 2D image data including the optical marker and the 2D image data not including the marker to extract the 2D position of the marker (step S56).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(106)는 2차원 영상데이터에서 추출된 마커를 이용하여 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 해당 마커의 3차원 위치를 찾게 된다(단계 S57).The microprocessor 106 then uses the markers extracted from the two-dimensional image data and coordinate values for any three markers in the two-dimensional image data from the camera lens center of the image acquisition unit 18. By estimating an arbitrary three-dimensional coordinate value on the three-dimensional measurement data located in a straight line, the three-dimensional position of the marker is found (step S57).

한편, 상기 마이크로 프로세서(106)는 버퍼(32)의 레지스터가 비어있는지의 여부를 판단한다(단계 S58).On the other hand, the microprocessor 106 determines whether the register of the buffer 32 is empty (step S58).

상기 판단 결과, 상기 버퍼(32)의 레지스터가 비어있지 않다고 판단되면, 마이크로 프로세서(106)는 상기 단계 S57에서 찾은 마커의 3차원 위치에 대해 상기 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 이전의 3차원 측정데이터(즉, 현재의 3차원 측정데이터와 겹치는 데이터)에 따른 마커를 비교하여 상호 짝이 되는 마커를 검색하게 된다(단계 S59).As a result of the determination, if it is determined that the register of the buffer 32 is not empty, the microprocessor 106 determines the previous three-dimensional registration in the register of the buffer 32 with respect to the three-dimensional position of the marker found in step S57. By comparing markers according to the measurement data (that is, data overlapping with the current three-dimensional measurement data), the markers to be matched with each other are searched (step S59).

상기한 바와 같은 마커의 검색처리에 의해 현재의 3차원 측정데이터에 포함된 광학식 마커와 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커와의 비교에 의해 짝이 되는 마커를 찾게 되면, 상기 마이크로 프로세서(106)는 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 위치 변환 행렬을 구하게 되고(단계 S60), 상기 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 3차원 측정데이터의 위치를 기준 좌표계로 하여 현재의 측정데이터를 이동시키게 된다(단계 S61).When the marker is matched by comparing the optical marker included in the current three-dimensional measurement data with the marker registered in the register of the buffer 32 by the searching process of the marker as described above, the microprocessor 106 ) Obtains the position transformation matrix for movement from the position of the paired markers in each of the three-dimensional measurement data (step S60), and the position of the three-dimensional measurement data registered in the register of the buffer 32 as a reference coordinate system. To move the current measurement data (step S61).

그 결과로, 상기 마이크로 프로세서(106)는 현재의 측정데이터로부터 새롭게 찾은 마커를 버퍼(32)의 레지스터에 등록시켜서 이전의 측정데이터에 다른 마커와 정렬시키게 된다(단계 S62).As a result, the microprocessor 106 registers the newly found marker from the current measurement data in the register of the buffer 32 to align it with another marker in the previous measurement data (step S62).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(106)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는 지의 여부를 판단한다(단계 S63).Then, the microprocessor 106 determines whether the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained for the measurement object 10 is completed (step S63).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 마이크로 프로세서(106)는 상기 단계 S50으로 되돌아가서 상기 회전 구동부(102)에 의해 회전 메카니즘(104)을 작동하여 회전 테이블(100)을 소정 각도만큼 회전시킴으로써 측정 대상물(10)의 다른 측정 영역에 대해 투영부(16)와 영상획득부(18)를 통해 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득할 수 있도록 한다.As a result of the determination, when it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the microprocessor 106 returns to the step S50 and rotates by the rotation driver 102. By operating the mechanism 104 to rotate the rotary table 100 by a predetermined angle, the two-dimensional image and the three-dimensional measurement through the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 with respect to another measurement area of the measurement object 10. Enable data acquisition.

이후, 제어부(106)는 상기한 단계 S50으로부터 단계 S62까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.Thereafter, the control unit 106 repeatedly executes the processes from step S50 to step S62.

상기와 바와 같이 본 발명의 제 6실시예는 측정 대상물이 이동하도록 구성된 것으로, 상기한 투영부와 영상획득부가 이동하도록 구성된 본 발명의 제 1실시예와 비교하여 상대적으로 크기가 작은 측정 대상물로부터 3차원 측정데이터를 획득 및 정렬하는데 적합하다.As described above, the sixth embodiment of the present invention is configured to move the measurement object, and the measurement object is relatively smaller in size than the first embodiment of the present invention configured to move the projection unit and the image acquisition unit. Suitable for acquiring and sorting dimensional measurement data.

이때, 마커 발생기와 측정 대상물은 측정이 완료될 때까지 상대적인 움직임이 있어서는 안되는 바, 회전 테이블에 마커 발생기를 고정하여 상대적인 움직임을방지한 구조로 구성하였다.At this time, the marker generator and the measurement object should not have a relative movement until the measurement is completed, the marker generator is fixed to the rotating table to prevent the relative movement.

한편, 상기한 본 발명의 실시예들에서 사용된 기준 좌표계를 이용한 정렬방식은, 3차원 측정데이터의 정렬시 버퍼의 레지스터에 저장되어 있는 그 이전 측정 영역의 3차원 측정데이터의 위치를 기준 좌표계로 하여 새로 측정된 영역의 3차원 측정데이터의 위치를 이동시켜 붙여가는 방식이기 때문에, 측정 대상물이 크기가 커서 측정 영역의 개수가 많아질수록 영상획득부의 정밀도 문제에 따른 미세한 오차가 증폭되어 오차값이 매우 커질 수 있다.On the other hand, the alignment method using the reference coordinate system used in the embodiments of the present invention described above, the alignment of the three-dimensional measurement data of the previous measurement area stored in the register of the buffer when the three-dimensional measurement data is aligned as the reference coordinate system Since the three-dimensional measurement data of the newly measured area is moved and pasted, the larger the number of measurement areas is, the larger the number of measurement areas is. Can be very large.

예컨대, 도 18의 (a)와 (b)는 각각 동일한 측정대상물에 대해 경계부위가 중첩되는 인접한 서로 다른 측정 영역을 측정한 데이터를 나타낸 것으로, 점선으로 표현된 부분이 측정대상물의 실제 데이터라고 하면 영상획득부를 통해 얻어지는 데이터는 실선으로 표시된 부분과 같이 오차값을 가지게 된다.For example, (a) and (b) of FIG. 18 show data obtained by measuring different adjacent measurement areas having overlapping boundaries with respect to the same measurement object, respectively. Data obtained through the image acquisition unit has an error value as shown by the solid line.

이에 따라, 도 18의 (a) 및 (b)의 측정 데이터 중 어느 하나를 기준 좌표계로 하여 이 기준 좌표계에 나머지 하나의 데이터를 이동시켜 붙이게 되면, 도 18의 (a) 및 (b)의 각 측정 데이터 간 오차값이 서로 더해지므로 도 18의 (c)에 도시된 실선과 같이 오차값이 커진 측정 데이터를 얻게 된다.Accordingly, when one of the measurement data in FIGS. 18A and 18B is used as the reference coordinate system, the other data is moved and pasted to the reference coordinate system. Since the error values between the measurement data are added to each other, the measurement data having the larger error value is obtained as shown in the solid line shown in FIG.

즉, 측정해야할 영역이 넓어 측정 횟수가 증가할수록 오차는 점점 더 커지게 될 염려가 있는 것이다.That is, there is a concern that the error becomes larger as the number of measurement areas increases because the area to be measured is wide.

이에 본 발명의 제 7 및 제 8실시예에서는, 3차원 측정 데이터의 위치를 기준 좌표계가 아닌 절대 좌표계에 정렬하는 방법을 제시하고자 한다.Thus, in the seventh and eighth embodiments of the present invention, a method of aligning the position of three-dimensional measurement data with an absolute coordinate system rather than a reference coordinate system is proposed.

여기서, 절대 좌표계는, 기준 좌표계와는 달리 측정 대상물의 전체 측정영역에 대한 3차원 위치데이터가 사용되는 바, 전체 측정 데이터의 오차값은 측정 대상물의 전체 측정영역에 대해 영상을 획득하는 영상획득장치의 오차범위를 벗어나지 않게 된다.Here, in the absolute coordinate system, unlike the reference coordinate system, three-dimensional position data of the entire measurement area of the measurement object is used, and an error value of the overall measurement data is an image acquisition device that acquires an image of the entire measurement area of the measurement object. It will not be out of the error range of.

예컨대, 도 19의 (a)와 (b)를 각각 동일한 측정대상물에 대해 경계부위가 중첩되는 인접한 서로 다른 측정 영역을 측정한 데이터를 나타낸 것이라고 할 때, 도 19의 (c)에 도시된 바와 같은 절대 좌표계에 상기한 도 19의 (a)와 (b)의 측정 데이터를 이동하여 붙이면, 도 19의 (d)에 도시된 바와 같이 측정 데이터는 절대 좌표계의 오차 범위와 측정장치의 오차범위를 합한 값을 벗어나지 않게 되므로, 앞서 설명한 바와 같은 영상획득부의 정밀도 문제로 인하여 오차가 증폭되는 것을 방지할 수 있다.For example, suppose that (a) and (b) of FIG. 19 each represent data obtained by measuring adjacent different measurement areas having overlapping boundaries with respect to the same measurement object, as shown in (c) of FIG. 19. When the measurement data of (a) and (b) of FIG. 19 are moved and pasted to the absolute coordinate system, as shown in FIG. 19 (d), the measurement data is obtained by adding the error range of the absolute coordinate system and the error range of the measuring device. Since the value does not deviate, it is possible to prevent the error from being amplified due to the precision problem of the image acquisition unit as described above.

먼저, 본 발명의 제 7실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.First, a seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 7실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 20에 도시된 바와 같으며, 동도면에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10), 마커 발생기(12), 투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 마커 점멸 제어부(26), 투영 제어부(28), 버퍼(32), 대영역 영상획득부(110), 영상입력부(112), 제2 이동 구동부(114), 제2 이동 메카니즘(116), 마이크로 프로세서(118), 기준 물체(120)를 포함하여 구성된다.The configuration of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to the seventh embodiment of the present invention is as shown in FIG. 20, and as shown in the drawing, the measurement object 10, the marker generator 12, and the projection unit. 16, the image acquisition unit 18, the movement driver 20, the movement mechanism 22, the marker flashing control unit 26, the projection control unit 28, the buffer 32, the large area image acquisition unit 110, The image input unit 112, the second moving driver 114, the second moving mechanism 116, the microprocessor 118, and the reference object 120 are configured to be included.

여기서, 도 3에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 중복된 기재를 피하고자이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the same reference numerals are given to components that perform the same functions and operations as those of the first embodiment shown in FIG. 3, and detailed descriptions thereof will be omitted to avoid overlapping descriptions.

상기 대영역 영상 획득부(110)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라 등과 같이 영상을 받아들일 수 있는 영상 센서로 이루어지고서, 마커 발생기(12)로부터 측정 대상물(10)의 표면에 광학적인 방법으로 마커를 투영하면, 그에 따른 영상을 촬영하여 획득하게 되는데, 영상 획득부(10)와는 별개로 구비되어 측정 대상물(10)의 전체 측정 영역의 영상을 촬영하여 획득하게 된다.The large area image acquisition unit 110 includes an image sensor capable of receiving an image, such as a CCD camera or a CMOS camera, and projects the marker from the marker generator 12 to the surface of the measurement object 10 by an optical method. In this case, the image is obtained by capturing the image. The image is acquired separately from the image acquisition unit 10 and obtained by capturing the image of the entire measurement area of the measurement object 10.

여기서, 대영역 영상 획득부(110)는 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 영상 획득부(10) 보다 상대적으로 정밀도가 높은 영상 센서를 채용하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the large area image acquisition unit 110 employ an image sensor having a relatively higher precision than the image acquisition unit 10 that acquires the image of the segmented measurement area.

상기 영상 입력부(112)는 영상 획득부(18) 및 대영역 영상 획득부(110)로부터 획득된 영상데이터를 입력받기 위한 것이다.The image input unit 112 is for receiving image data obtained from the image acquisition unit 18 and the large area image acquisition unit 110.

상기 제2 이동 구동부(114)는 상기 마이크로 프로세서(118)의 구동제어에 의해 대영역 영상 획득부(110)를 측정 대상물(10)에 대해서 상대적으로 이동시키기 위한 구동을 수행하며, 상기 제2 이동 메카니즘(116)은 상기 제2 이동 구동부(114)의 구동에 따른 동력을 전달받아 대영역 영상 획득부(110)를 측정 대상물(10)에 대해 일정한 방향으로 이동시키기 위한 구조를 갖추고 있다.The second movement driver 114 performs a drive for relatively moving the large area image acquisition unit 110 with respect to the measurement object 10 by driving control of the microprocessor 118. The mechanism 116 has a structure for moving the large area image acquisition unit 110 in a predetermined direction with respect to the measurement object 10 by receiving power from the driving of the second movement driver 114.

여기, 본 발명의 제 7실시예에서는 제2 이동 구동부(114)를 적용하여 대영역 영상 획득부를 전기적인 구동에 의해 이동시킬 수 있도록 되어 있지만, 제2 이동 메카니즘(116)을 수동으로 조작하여 조작자가 임의적으로 이동될 수 있도록 하는 것도 가능하다.Here, in the seventh embodiment of the present invention, the second moving driver 114 may be applied to move the large area image acquisition unit by electric driving, but the operator may operate the second moving mechanism 116 manually. It is also possible to allow arbitrary to be moved.

상기 마이크로 프로세서(118)는, 마커 발생기(12)로부터 다수의 광학식 마커를 측정 대상물(10)의 표면에 투영시킨 상태에서 대영역 영상 획득부(110)로부터 2개 이상의 서로 방향에서 촬영된 측정 대상물(10)과 기준 물체(120)의 영상 데이터에 의해 측정대상 전체 영역의 각 마커에 대한 3차원 위치를 구하여 이 구해진 각 마커의 3차원 위치를 절대 좌표계로 설정하는 연산처리를 수행한다.The microprocessor 118 may measure the two or more optical markers from the marker generator 12 on the surface of the measurement object 10 and are photographed in two or more directions from the large-area image acquisition unit 110. A three-dimensional position of each marker of the entire measurement target region is obtained from the image data of the reference object 120 and the reference object 120, and the arithmetic processing is performed to set the three-dimensional position of each marker to the absolute coordinate system.

이와 더불어, 마이크로 프로세서(118)는, 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(112)를 통해 각각 입력받아 분석하여 측정 대상물(10)에 대해 여러 세분화된 측정 영역을 촬영한 측정 데이터를 상기한 절대 좌표계에 정렬하기 위한 연산처리를 수행한다.In addition, the microprocessor 118 receives and analyzes two-dimensional image data and three-dimensional measurement data photographed at various angles from the image acquisition unit 18 through the image input unit 112, and analyzes them on the measurement target 10. And arithmetic processing for aligning the measurement data photographing the various subdivided measurement areas to the above absolute coordinate system.

상기 기준 물체(120)는 마이크로 프로세서(118)에 미리 그 크기에 대한 치수정보가 입력되어 있는 소정 형상의 물체로서, 측정 대상물(10)과 인접하게 배치되어 대영역 영상 획득부(110)를 통해 측정 대상물(10)과 함께 그 영상이 획득된다.The reference object 120 is a predetermined shape object in which dimension information about its size is previously input to the microprocessor 118. The reference object 120 is disposed adjacent to the measurement object 10 and is disposed through the large area image acquisition unit 110. The image is acquired together with the measurement object 10.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 7실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 동작과정에 대하여 첨부된 도 21a 및 도 21b의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The operation of the 3D measurement data automatic alignment device according to the seventh embodiment of the present invention configured as described above will now be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 21A and 21B.

먼저, 마커 발생기(12) 측에 소정의 측정 대상물(10)을 배치하고 이 측정 대상물(10)에 인접한 소정 지점에 기준 물체(120)를 배치한 상태에서 마이크로 프로세서(118)는 제2 이동 구동부(114)를 구동하여 이동 메카니즘(116)을 작동시킴으로써, 대영역 영상 획득부(110)를 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시킨다.First, in a state in which a predetermined measurement object 10 is disposed on the marker generator 12 side and the reference object 120 is disposed at a predetermined point adjacent to the measurement object 10, the microprocessor 118 moves the second moving driver. By driving 114 to operate the movement mechanism 116, the large area image acquisition unit 110 is moved to a position suitable for the measurement of the measurement object 10.

다음, 마이크로 프로세서(118)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S70).Next, the microprocessor 118 controls the marker blinking control unit 26 to light the plurality of marker output units 14 provided in the marker generator 12 so that a plurality of markers irregularly appear on the surface of the measurement object 10. Projection is made (step S70).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 대영역 영상 획득부(18)를 통해 기준 물체(120)가 포함되는 측정 대상물(10)의 전체 측정 대상 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(118)는 영상 입력부(112)를 통해 상기 대영역 영상 획득부(110)에서 획득된 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S71).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement object 10, the entire measurement object of the measurement object 10 including the reference object 120 through the large area image acquisition unit 18. When the 2D image including the optical marker is acquired by capturing an area, the microprocessor 118 receives the 2D image data acquired by the large area image acquisition unit 110 through the image input unit 112. (Step S71).

참고적으로, 도 22 에는 대영역 영상 획득부(110)에 의해 획득되는 측정 대상물(10)의 전체 측정대상 영역과 기준 물체(120)가 포함되는 영상에 대한 일예를 도시하였으며, 동도면에서, 참조부호 "RM"은 측정 대상물(10)의 표면에 투영된 광학식 마커이고, 참조부호 "BI"는 대영역 영상 획득부(110)에 의해 획득되는 영상을 나타낸다.For reference, FIG. 22 illustrates an example of an image including the entire measurement target area and the reference object 120 of the measurement object 10 acquired by the large area image acquisition unit 110. Reference numeral RM denotes an optical marker projected onto the surface of the measurement object 10, and reference numeral BI denotes an image acquired by the large area image acquisition unit 110.

다음, 마이크로 프로세서(118)는 제2 이동 구동부(114)를 구동하여 이동 메카니즘(116)을 작동시킴으로써, 대영역 영상 획득부(110)를 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 다른 지점으로 이동시킨다(단계 S72).Next, the microprocessor 118 drives the second movement driver 114 to operate the movement mechanism 116 to move the large area image acquisition unit 110 to another position at a position suitable for the measurement of the measurement object 10. It moves (step S72).

그리고, 마이크로 프로세서(118)는 상기 이동된 다른 지점에서 대영역 영상 획득부(18)를 제어하여 기준 물체(120)가 포함되는 측정 대상물(10)의 전체 측정 대상 영역을 촬영함으로써, 상기 단계 S71과는 다른 방향에서 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하고, 이를 영상 입력부(112)를 통해 입력받게 된다(단계S73).In addition, the microprocessor 118 controls the large-area image acquisition unit 18 at the moved other point to capture the entire measurement target area of the measurement target 10 including the reference object 120, thereby performing the operation S71. In operation S73, a two-dimensional image including an optical marker is acquired in a different direction from the image input unit 112.

그 다음에, 마이크로 프로세서(118)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 상기 마커 발생기(12)를 소등시킴으로써, 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 한다(단계 S74).Next, the microprocessor 118 controls the marker blinking control unit 26 to turn off the marker generator 12, thereby preventing the optical marker from being projected onto the measurement object 10 (step S74).

마이크로 프로세서(118)는 대영역 영상 획득부(110)를 통해 획득된 각기 다른 방향의 측정대상 전체 영역에 대한 각각의 2차원 영상을 조합하고 이 영상에 포함되어 있는 기준물체(120)의 미리 알고 있는 치수에 의해 연산을 수행하여 전체 측정대상 영역에 포함되어 있는 각 마커의 3차원 위치를 산출한다(단계 S75).The microprocessor 118 combines the respective two-dimensional images of the entire area to be measured in different directions obtained through the large area image acquisition unit 110 and knows in advance of the reference object 120 included in the image. The calculation is performed based on the dimension in which the three-dimensional position of each marker included in the entire measurement target area is calculated (step S75).

그리고, 마이크로 프로세서(118)는 상기 산출된 각 마커의 3차원 위치를 버퍼(32)의 레지스터에 등록한다(단계 S76).Then, the microprocessor 118 registers the calculated three-dimensional position of each marker in the register of the buffer 32 (step S76).

다음, 마이크로 프로세서(118)는 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴에 따라 투영부(16)와 일체화된 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시키게 된다(단계 S77).Next, as the microprocessor 118 drives the movement driver 20 to operate the movement mechanism 22, the microprocessor 118 integrates the image acquisition unit 18 integrated with the projection unit 16 to measure the measurement object 10. It is moved to a suitable position (step S77).

그 상태에서, 마이크로 프로세서(118)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 상기 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S78).In this state, the microprocessor 118 controls the marker blinking control unit 26 to turn on the plurality of marker output units 14 provided in the marker generator 12 to display the plurality of markers on the surface of the measurement object 10. Is projected irregularly (step S78).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 영상 획득부(18)에서 상기 측정 대상물(10)의 전체 측정대상 영역 중 세분화된 영역(도 23의 "NI" 참조)을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(108)는 영상 입력부(112)를 통해 상기 영상 획득부(18)에서 획득된 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S79).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement object 10, the image acquisition unit 18 subdivides the entire area of the measurement object of the measurement object 10 (see FIG. 23 "). NI ”) to obtain a two-dimensional image including an optical marker, the microprocessor 108 receives the two-dimensional image data obtained by the image acquisition unit 18 through the image input unit 112 (Step S79).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(108)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 하고(단계 S80), 그 상태에서 영상 획득부(18)로부터 측정 대상물(10)의 동일한 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상을 획득하면, 그 2차원 영상데이터를 영상 입력부(112)를 통해 입력받게 된다(단계 S81).Then, the microprocessor 108 controls the marker blinking control unit 26 so that the marker generator 12 is turned off so that the optical marker cannot be projected onto the measurement object 10 (step S80), and the image in that state. When the same region of the measurement object 10 is photographed from the acquirer 18 to acquire a 2D image not including the optical marker, the 2D image data is received through the image input unit 112 (step S81). ).

또한, 마이크로 프로세서(108)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 108 controls the projection control unit 28 to operate the projection unit 16 while the marker generator 12 is turned off so that the optical marker is not projected. From a predetermined pattern (for example, a stripe pattern or a multi-stripe pattern of a plurality of sections each having a different interval) for three-dimensional measurement is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 마이크로 프로세서(108)는 영상 입력부(112)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S82).In this case, when the image acquisition unit 18 acquires the 3D measurement data by capturing the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected, the microprocessor 108 inputs the 3D measurement data through the image input unit 112. (Step S82).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(108)는 광학식 마커가 포함된 2차원 영상데이터와 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상데이터를 영상처리하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S83).In this state, the microprocessor 108 extracts the two-dimensional position of the marker by image processing the two-dimensional image data including the optical marker and the two-dimensional image data not including the marker (step S83).

그와 더불어, 상기 마이크로 프로세서(108)는 2차원 영상데이터에서 추출된 마커를 이용하여 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 해당 마커의 3차원 위치를 찾게 된다(단계 S84).In addition, the microprocessor 108 may use coordinates extracted from the two-dimensional image data and coordinate values of any three markers in the two-dimensional image data from the camera lens center of the image acquisition unit 18. By estimating any three-dimensional coordinate values on the three-dimensional measurement data located in a straight line, the three-dimensional position of the marker is found (step S84).

다음, 마이크로 프로세서(108)는 상기 단계 S84에서 찾은 마커의 3차원 위치와 상기 단계 S76에서 버퍼(32)의 레지스터에 저장한 마커의 3차원 위치를 비교하여 서로 짝이 되는 즉, 서로 3차원 위치가 동일한 마커를 검색한다(단계 S85).Next, the microprocessor 108 compares the three-dimensional positions of the markers found in the step S84 with the three-dimensional positions of the markers stored in the register of the buffer 32 in the step S76, that is, they are paired with each other. Searches for the same marker (step S85).

상기한 바와 같은 마커의 검색처리에 의해 현재의 3차원 측정데이터에 포함된 광학식 마커와 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커와의 비교에 의해 짝이 되는 마커를 찾게 되면, 마이크로 프로세서(108)는 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 위치 변환 행렬을 구하게 되고(단계 S86), 이 위치 변환 행렬에 현재의 측정데이터를 이동시키되 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커의 3차원 위치를 절대 좌표계로 설정하여 이 절대 좌표계에 정렬한다(단계 S87).When a marker that is paired is found by comparing the optical marker included in the current three-dimensional measurement data with the marker registered in the register of the buffer 32 by the searching process of the marker as described above, the microprocessor 108 Obtains a position transformation matrix for movement from the positions of the paired markers in each of the three-dimensional measurement data (step S86), and moves the current measurement data to the position transformation matrix and is registered in the register of the buffer 32. The three-dimensional position of the marker is set in the absolute coordinate system and aligned in this absolute coordinate system (step S87).

다음에, 마이크로 프로세서(108)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는지 즉, 측정 대상물(10)의 측정대상 영역 중 세분화된 영역의 3차원 측정데이터가 모두 정렬되었는지를 판단한다(단계 S88).Next, the microprocessor 108 determines whether the automatic alignment of the three-dimensional measurement data acquired for the measurement object 10 is completed, that is, the three-dimensional measurement data of the subdivided area of the measurement object area of the measurement object 10. It is determined whether are all aligned (step S88).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 마이크로 프로세서(108)는 상기 단계 S77로 되돌아가 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴으로써, 투영부(16)와 영상획득부(18)를 아직 측정되지 않은 영역을 측정하기에 적합한 위치로 이동시키면서 상기 단계 S77로부터 단계 S88까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.As a result of the determination, when it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the microprocessor 108 returns to the step S77 and drives the movement driver 20 to move. By operating the mechanism 22, the procedure from step S77 to step S88 is repeatedly executed while moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to a position suitable for measuring an area not yet measured. .

상기 제 7실시예에서 전체 측정대상 영역의 영상을 획득하는 대영역 영상 획득부와 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 영상획득부를 별개로 구비하여 구성한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 영상획득부 하나를 이용해 전체 측정 대상 영역의 영상 및 세분화된 측정 영역의 영상을 모두 획득하도록 구성할 수도 있다.In the seventh embodiment, the large area image acquisition unit for acquiring the image of the entire measurement target area and the image acquisition unit for acquiring the subdivided measurement area are separately provided as an example. The image may be configured to acquire both an image of the entire measurement target region and an image of the segmented measurement region.

다음으로, 본 발명의 제 8실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Next, an eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 8실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 구성은 도 24에 도시된 바와 같으며, 동도면에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(10), 마커 발생기(12), 투영부(16), 영상획득부(18), 이동 구동부(20), 이동 메카니즘(22), 마커 점멸 제어부(26), 투영 제어부(28), 버퍼(32), 한쌍 또는 다수의 대영역 영상획득부(130, 132), 영상 입력부(134), 마이크로 프로세서(136)를 포함하여 구성된다.The configuration of the apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data according to an eighth embodiment of the present invention is as shown in FIG. 24, and as shown in the same drawing, the measurement object 10, the marker generator 12, and the projection unit. 16, the image acquisition unit 18, the movement drive unit 20, the movement mechanism 22, the marker flashing control unit 26, the projection control unit 28, the buffer 32, a pair or multiple large area image acquisition unit 130, 132, an image input unit 134, and a microprocessor 136.

여기서, 도 3에 도시된 제 1실시예의 구성과 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 중복된 기재를 피하고자 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the same reference numerals are assigned to components that perform the same functions and operations as those of the first embodiment shown in FIG. 3, and detailed description thereof will be omitted to avoid duplicate descriptions.

상기 한쌍의 대영역 영상 획득부(130, 132)는 각각 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라 등과 같이 영상을 받아들일 수 있는 영상 센서로 이루어지며, 서로 설정 거리만큼 이격되어 고정된 것으로, 서로 다른 각도에서 동일한 측정 대상 영역에 대해 촬영하여 영상을 획득하는 것으로, 일명 스테레오 비젼(Stereo Vision)이라 불리우는 방법이다.The pair of large area image acquisition units 130 and 132 each include an image sensor capable of receiving an image, such as a CCD camera or a CMOS camera. The image is obtained by photographing a target area, which is called a stereo vision.

여기서, 각 대영역 영상 획득부(130, 132)는 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 영상 획득부(10) 보다 상대적으로 정밀도가 높은 영상 센서를 채용하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that each of the large area image acquisition units 130 and 132 employ an image sensor having a relatively higher precision than the image acquisition unit 10 that acquires the image of the segmented measurement area.

상기 영상 입력부(134)는 영상 획득부(18) 및 대영역 영상 획득부(130, 132)로부터 획득된 영상데이터를 입력받기 위한 것이다.The image input unit 134 is for receiving image data obtained from the image acquisition unit 18 and the large area image acquisition unit 130 and 132.

상기 마이크로 프로세서(136)는, 마커 발생기(12)로부터 다수의 광학식 마커를 측정 대상물(10)의 표면에 투영시킨 상태에서 대영역 영상 획득부(130, 132)로부터 서로 다른 방향에서 촬영된 측정 대상물(10)의 영상 데이터에 의해 측정대상 전체 영역의 각 마커에 대한 3차원 위치를 구하고, 이 대영역 영상 획득부(130,132)로 얻은 영상으로부터 얻은 마커의 3차원 위치를 절대 좌표로 사용한다.The microprocessor 136 may measure a plurality of optical markers from the marker generator 12 on the surface of the measurement object 10, and may be photographed in different directions from the large area image acquisition units 130 and 132. The three-dimensional position of each marker of the entire measurement target area is obtained from the image data of (10), and the three-dimensional position of the marker obtained from the image obtained by the large-area image acquisition unit 130,132 is used as absolute coordinates.

이와 더불어, 마이크로 프로세서(136)는, 영상 획득부(18)로부터 여러 각도에서 촬영된 2차원 영상데이터와 3차원 측정 데이터를 영상 입력부(134)를 통해 각각 입력받아 분석하여 측정 대상물(10)에 대해 여러 세분화된 측정 영역을 촬영한 측정 데이터를 상기한 절대 좌표계에 정렬하기 위한 연산처리를 수행한다.In addition, the microprocessor 136 receives and analyzes the two-dimensional image data and the three-dimensional measurement data photographed at various angles from the image acquisition unit 18 through the image input unit 134, and analyzes them on the measurement target 10. And arithmetic processing for aligning the measurement data photographing the various subdivided measurement areas to the above absolute coordinate system.

이 방법은, 상기된 제 1 실시예에서의 서로 다른 오브젝트를 레지스터링 하는 것과 동일한 과정이며, 대상 오브젝트가 미리 구해놓은 절대 좌표라는 것만 다를 뿐이다.This method is the same process as registering the different objects in the above-described first embodiment, except that the target object is an absolute coordinate previously obtained.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 8실시예에 따른 3차원 측정 데이터자동 정렬장치의 동작과정에 대하여 첨부된 도 25a 및 도 25b의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The operation of the 3D measurement data automatic alignment device according to the eighth embodiment of the present invention configured as described above will now be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 25A and 25B.

먼저, 마커 발생기(12) 측에 소정의 측정 대상물(10)을 배치한 상태에서 마이크로 프로세서(136)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S90).First, in a state in which a predetermined measurement object 10 is disposed on the marker generator 12 side, the microprocessor 136 controls the marker blinking control unit 26 so that a plurality of marker output units provided in the marker generator 12 ( 14) is turned on so that a plurality of markers are irregularly projected on the surface of the measurement object 10 (step S90).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 대영역 영상 획득부(130, 132)를 통해 측정 대상물(10)의 전체 측정 대상 영역을 서로 다른 방향에서 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 중첩되게 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(118)는 영상 입력부(134)를 통해 상기 대영역 영상 획득부(130, 132)에서 획득된 2차원 영상데이터를 각각 입력받게 된다(단계 S91).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement target 10, the entire measurement target region of the measurement target 10 is different from each other through the large-area image acquisition unit 130 and 132. When the two-dimensional image including the optical marker is obtained by superimposing, the microprocessor 118 acquires the two-dimensional image data acquired by the large-area image acquisition units 130 and 132 through the image input unit 134, respectively. It is input (step S91).

참고적으로, 도 26 에는 대영역 영상 획득부(130, 132)에 의해 획득되는 측정 대상물(10)의 전체 측정대상 영역의 영상에 대한 일예를 도시하였으며, 동도면에서, 참조부호 "RM"은 측정 대상물(10)의 표면에 투영된 광학식 마커이고, 참조부호 "BI-1"는 대영역 영상 획득부(132)에 의해 획득되는 영상, 참조부호"BI-2"는 대영역 영상 획득부(130)에 의해 획득되는 영상을 나타낸다.For reference, FIG. 26 illustrates an example of an image of the entire measurement target area of the measurement target 10 acquired by the large area image acquisition unit 130 or 132. In the same figure, reference numeral “RM” denotes It is an optical marker projected on the surface of the measurement object 10, reference numeral "BI-1" denotes an image obtained by the large area image acquisition unit 132, reference numeral "BI-2" denotes a large area image acquisition unit ( An image obtained by the method 130).

그 다음에, 마이크로 프로세서(136)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)를 소등시킴으로써, 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 한다(단계 S92).Then, the microprocessor 136 controls the marker blinking control unit 26 to turn off the marker generator 12, thereby preventing the optical marker from being projected onto the measurement object 10 (step S92).

마이크로 프로세서(136)는 대영역 영상 획득부(130, 132)를 통해 획득된 각기 다른 방향의 측정대상 전체 영역에 대한 2차원 영상 정보에 의해 연산을 수행하여 전체 측정대상 영역에 포함되어 있는 각 마커의 3차원 위치를 산출한다(단계 S93).The microprocessor 136 performs calculation based on two-dimensional image information of the entire measurement target region in different directions obtained through the large-area image acquisition units 130 and 132, thereby marking each marker included in the entire measurement target region. The three-dimensional position of is calculated (step S93).

즉, 상기 단계 S93에서, 대영역 영상 획득부(130, 132) 사이의 거리는 고정적으로 불변이며 그 거리 정보는 마이크로 프로세서(136)에 저장되어 있는 바, 한쌍의 대영역 영상 획득부(130, 132)의 위치와 측정 대상물(10)에 투영된 각 마커의 위치간의 관계를 삼각측량법에 의해 연산함으로써, 각 마커의 3차원 위치를 구할 수 있다.That is, in step S93, the distance between the large area image acquisition units 130 and 132 is fixed invariably, and the distance information is stored in the microprocessor 136, so that a pair of large area image acquisition units 130 and 132 are used. By calculating the relationship between the position of) and the position of each marker projected on the measurement target 10 by triangulation, the three-dimensional position of each marker can be obtained.

그리고, 마이크로 프로세서(136)는 상기 산출된 각 마커의 3차원 위치를 버퍼(32)의 레지스터에 등록한다(단계 S94).Then, the microprocessor 136 registers the calculated three-dimensional position of each marker in the register of the buffer 32 (step S94).

다음, 마이크로 프로세서(136)는 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴에 따라 투영부(16)와 일체화된 영상 획득부(18)를 상기 측정 대상물(10)의 측정에 적합한 위치로 이동시키게 된다(단계 S95).Next, as the microprocessor 136 drives the movement driver 20 to operate the movement mechanism 22, the microprocessor 136 integrates the image acquisition unit 18 integrated with the projection unit 16 to measure the measurement object 10. It is moved to a suitable position (step S95).

그 상태에서, 마이크로 프로세서(136)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)에 구비된 다수의 마커 출력부(14)를 점등시켜서 상기 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S96).In this state, the microprocessor 136 controls the marker blinking control unit 26 to turn on the plurality of marker output units 14 provided in the marker generator 12 to display the plurality of markers on the surface of the measurement object 10. Is projected irregularly (step S96).

상기 마커 발생기(12)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, 영상 획득부(18)에서 상기 측정 대상물(10)의 전체 측정대상 영역 중 세분화된 영역(도 27의 "NI" 참조)을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(136)는 영상 입력부(134)를 통해 상기 영상 획득부(18)에서 획득된 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S97).In the state where the optical marker from the marker generator 12 is projected onto the measurement object 10, the image acquisition unit 18 subdivides the entire area of the measurement object 10 of the measurement object 10 (see FIG. 27 "). NI ”) to acquire a 2D image including an optical marker, the microprocessor 136 receives the 2D image data acquired by the image acquisition unit 18 through the image input unit 134. (Step S97).

그 다음에, 상기 마이크로 프로세서(136)는 마커점멸 제어부(26)를 제어하여 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 하고(단계 S98), 그 상태에서 영상 획득부(18)로부터 측정 대상물(10)의 동일한 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상을 획득하면, 그 2차원 영상데이터를 영상 입력부(112)를 통해 입력받게 된다(단계 S99).Then, the microprocessor 136 controls the marker blinking control unit 26 so that the marker generator 12 is turned off so that the optical marker is not projected onto the measurement object 10 (step S98), and the image in that state. When the same region of the measurement object 10 is photographed from the acquirer 18 to acquire a 2D image not including the optical marker, the 2D image data is received through the image input unit 112 (step S99). ).

또한, 마이크로 프로세서(136)는 상기 마커 발생기(12)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(28)를 제어하여 투영부(16)를 동작시키게 되고, 그 투영부(16)로부터 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 136 controls the projection control unit 28 to operate the projection unit 16 while the marker generator 12 is turned off so that the optical marker is not projected. From a predetermined pattern (for example, a stripe pattern or a multi-stripe pattern of a plurality of sections each having a different interval) for three-dimensional measurement is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, 영상 획득부(18)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 3차원 측정데이터를 획득하면, 마이크로 프로세서(136)는 영상 입력부(112)를 통해서 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S100).At this time, when the image acquisition unit 18 photographs the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected to acquire 3D measurement data, the microprocessor 136 inputs the 3D measurement data through the image input unit 112. It is received (step S100).

그 상태에서, 상기 마이크로 프로세서(136)는 광학식 마커가 포함된 2차원 영상데이터와 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상데이터를 영상처리하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S101).In this state, the microprocessor 136 image-processes the 2D image data including the optical marker and the 2D image data not including the marker to extract the 2D position of the marker (step S101).

그와 더불어, 상기 마이크로 프로세서(136)는 2차원 영상데이터에서 추출된 마커를 이용하여 상기 영상 획득부(18)의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 해당 마커의 3차원 위치를 찾게 된다(단계 S102).In addition, the microprocessor 136 uses the marker extracted from the two-dimensional image data and coordinate values of any three markers in the two-dimensional image data from the camera lens center of the image acquisition unit 18. By estimating an arbitrary three-dimensional coordinate value on the three-dimensional measurement data located in a straight line, the three-dimensional position of the marker is found (step S102).

다음, 마이크로 프로세서(136)는 상기 단계 S102에서 찾은 마커의 3차원 위치와 상기 단계 S94에서 버퍼(32)의 레지스터에 저장한 마커의 3차원 위치를 비교하여 서로 짝이 되는 즉, 서로 3차원 위치가 동일한 마커를 검색한다(단계 S103).Next, the microprocessor 136 compares the three-dimensional positions of the markers found in the step S102 with the three-dimensional positions of the markers stored in the register of the buffer 32 in the step S94, that is, they are paired with each other. Searches for the same marker (step S103).

상기한 바와 같은 마커의 검색처리에 의해 현재의 3차원 측정데이터에 포함된 광학식 마커와 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커와의 비교에 의해 짝이 되는 마커를 찾게 되면, 마이크로 프로세서(136)는 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 위치 변환 행렬을 구하게 되고(단계 S104), 이 위치 변환 행렬에 현재의 측정데이터를 이동시키되 버퍼(32)의 레지스터에 등록된 마커의 3차원 위치를 절대 좌표계로 설정하여 이 절대 좌표계에 정렬한다(단계 S105).When the marker is matched by comparing the optical marker included in the current three-dimensional measurement data with the marker registered in the register of the buffer 32 by the searching process of the marker as described above, the microprocessor 136 Obtains a position transformation matrix for movement from the positions of the paired markers in each of the three-dimensional measurement data (step S104), and moves the current measurement data to the position transformation matrix and is registered in the register of the buffer 32. The three-dimensional position of the marker is set in the absolute coordinate system and aligned in this absolute coordinate system (step S105).

다음에, 마이크로 프로세서(136)는 상기 측정 대상물(10)에 대해서 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되었는지 즉, 측정 대상물(10)의 측정대상 영역 중 세분화된 영역의 3차원 측정데이터가 모두 정렬되었는지를 판단한다(단계 S106).Next, the microprocessor 136 determines whether the automatic alignment of the three-dimensional measurement data acquired for the measurement object 10 is completed, that is, the three-dimensional measurement data of the subdivided area of the measurement object area of the measurement object 10. It is determined whether are all aligned (step S106).

상기 판단 결과, 상기 측정 대상물(10)로부터 획득된 3차원 측정데이터에 대한 자동정렬이 완료되지 않았다고 판단하게 되면, 마이크로 프로세서(108)는 상기 단계 S95로 되돌아가 이동 구동부(20)를 구동하여 이동 메카니즘(22)을 작동시킴으로써, 투영부(16)와 영상획득부(18)를 아직 측정되지 않은 영역을 측정하기에 적합한 위치로 이동시키면서 상기 단계 S95로부터 단계 S106까지의 과정을 반복적으로 실행하게 된다.As a result of the determination, when it is determined that the automatic alignment of the three-dimensional measurement data obtained from the measurement object 10 is not completed, the microprocessor 108 returns to the step S95 and drives the movement driver 20 to move. By operating the mechanism 22, the procedure from step S95 to step S106 is repeatedly executed while moving the projection unit 16 and the image acquisition unit 18 to a position suitable for measuring an area not yet measured. .

상기 제 8실시예에서 전체 측정대상 영역의 영상을 획득하는 한쌍의 대영역 영상 획득부와 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 영상획득부 및 마커 발생기를 별개로 구성한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 대한 다른 변형 실시예로서 한쌍의 대영역 영상 획득부와 마커 발생기를 일체로 구성할 수도 있는데, 이와 같이 구성할 경우 마커 발생기에서 발생하는 광학식 마커가 투영되는 영역에 맞추어 한쌍의 대영역 영상 획득부의 위치값을 설정하는 작업을 할 필요가 없어 사용이 보다 간편해질 수 있다.In the eighth embodiment, a pair of large-area image acquisition units for acquiring images of the entire measurement target region and an image acquisition unit and a marker generator for acquiring subdivided measurement regions are separately described. As another modified embodiment of the present invention, a pair of the large area image acquisition unit and the marker generator may be integrally configured. In this configuration, the pair of the large area image acquisition units may be positioned in accordance with the area in which the optical marker generated by the marker generator is projected. There is no need to set a value, which can make it easier to use.

상기 제 8실시예의 또 다른 변형 실시예로서, 한쌍의 대영역 영상 획득부와 영상 획득부를 일체로 구성할 수도 있는데, 이와 같이 구성할 경우 절대 좌표를 얻을 수 있는 영역을 다소 작아질 수도 있고 정밀도가 다소 저하될 수도 있는 반면, 세분화된 측정 영역의 영상을 다수개 획득할 때 각 영상별로 경계부위를 중첩하지 않아도 되어 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 횟수 즉, 스캔 횟수를 감소시킬 수 있게 된다.As another modified embodiment of the eighth embodiment, a pair of large area image acquisition unit and an image acquisition unit may be integrally configured. In this configuration, an area where absolute coordinates can be obtained may be somewhat smaller and the precision may be higher. While it may be slightly degraded, when a plurality of subdivided measurement areas are acquired, the number of images of the subdivided measurement area may be reduced, that is, the number of scans may be reduced by not overlapping boundary portions for each image.

참고적으로, 상기한 본 발명의 제 8실시예의 원리에 대해 부연설명하자면 다음과 같다.For reference, the principle of the eighth embodiment of the present invention will be described in detail as follows.

상기한 본 발명의 제 8실시예에 구비된 대영역 영상 획득부(130, 132)의 기하학적인 모델은, 2 대의 카메라가 하나의 물체를 바라보고 있는 구조를 가지며,응용 분야에 따라 다양한 형태를 나타내는데, 도 27에는 2 대의 카메라가 평행하게 배치되어 있는 구조를 나타내었다.The geometric model of the large-area image acquisition unit 130, 132 provided in the eighth embodiment of the present invention has a structure in which two cameras look at one object, and various shapes depending on the application field 27 shows a structure in which two cameras are arranged in parallel.

상기 도 27에서, 변수는 다음과 같이 정의된다.In FIG. 27, the variable is defined as follows.

『X : 구하고자 하는 위치의 좌표,『X: coordinate of the position to get,

b : 카메라 중심 간의 거리(base line distance)b: base line distance between camera centers

f : 카메라의 초점 길이(camera's focal length)f: camera's focal length

A, B : 각 카메라에서 획득하는 이미지면(image plane)A, B: image plane acquired from each camera

X1, Xr: 각 이미지면의 원점으로부터 구하고자 하는 좌표 X의 상에 대한 이미지 상의 좌표.X 1 , X r : Coordinates on the image with respect to the image of the coordinate X to be obtained from the origin of each image plane.

P, Q : 각 카메라의 렌즈 중심(lens center)』P, Q: lens center of each camera 』

상기 도 27에서, 스테레오(stereo) 영상으로부터 구하려는 위치의 좌표(X)를 얻는 방법은 하기의 수학식 15 및 16에 나타낸 바와 같다.In FIG. 27, a method of obtaining coordinates X of a position to be obtained from a stereo image is shown in Equations 15 and 16 below.

다음으로는, 본 발명의 제 9실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

여기 본 발명의 제 9실시예에서는, 투영부와 영상 획득부 및 마커 발생기를 측정 대상물을 중심으로 복수개 배치함으로써, 측정 대상물의 측정 대상 전체 영역에 대한 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득하기 위해 투영부와 영상 획득부를 이동시킬 필요가 없고 한번의 스캔으로 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득할 수 있어 작업이 간편하고 소요 시간을 단축할 수 있도록 이루어진 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성에 대해 제시한다.In the ninth embodiment of the present invention, in order to obtain a two-dimensional image and three-dimensional measurement data for the entire measurement target area of the measurement object by arranging a plurality of projection unit, image acquisition unit and marker generator around the measurement object Automatic alignment of three-dimensional measurement data using optical markers, which eliminates the need to move the projection unit and the image acquisition unit and acquires two-dimensional images and three-dimensional measurement data with a single scan. The configuration for the device is presented.

도 28은 본 발명의 제 9실시예에 따른 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치에 대한 구성을 나타낸 도면으로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 제 9실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치는, N개의 마커 발생기(142)와, M개의 투영부(146), L개의 영상획득부(148), 영상 입력부(150), 투영 제어부(152), 마커점멸 제어부(154), 마이크로 프로세서(156), 버퍼(158)로 구성된다.FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for automatically arranging three-dimensional measurement data using an optical marker according to a ninth embodiment of the present invention. As can be seen from the drawings, the third embodiment according to the ninth embodiment of the present invention is described. The automatic dimensional measurement data alignment device includes N marker generators 142, M projection units 146, L image acquisition units 148, an image input unit 150, a projection control unit 152, a marker blinking control unit ( 154, microprocessor 156, and buffer 158.

상기 N개의 마커 발생기(142)는 광학적으로 측정하고자 하는 측정 대상물(10)의 표면에 영상획득부(148)가 인식할 수 있는 무늬를 투영하기 위한 것으로서, 이는 상기 측정 대상물(10)을 지향하는 전면에 걸쳐서 다수의 광학식 마커가 상호 불규칙적인 조사방향을 갖고서 동시에 투영되도록 하는 다수의 마커 출력부(144)가 설치되어 있다.The N marker generators 142 are for projecting a pattern that can be recognized by the image acquisition unit 148 on the surface of the measurement target 10 to be optically measured, which is directed toward the measurement target 10. A plurality of marker outputs 144 are provided so that a plurality of optical markers are projected simultaneously with mutually irregular irradiation directions over the entire surface.

상기 N개의 마커 발생기(142)는, 도 28에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 대상물(10)을 중심으로 일정 간격으로 측정 대상물(10)을 지향하되, 각 마커 발생기(142)로부터 투영되는 광학식 마커의 영역이 측정 대상물(10)의 측정 대상 전체 영역을 포괄할 수 있도록 배치된다.As illustrated in FIG. 28, the N marker generators 142 direct the measurement objects 10 at regular intervals about the measurement object 10, but are projected from the respective marker generators 142. The region of is arranged to cover the entire region to be measured of the measurement object 10.

상기 M개의 투영부(146)는 측정 대상물(10)의 표면에 대해서 3차원 데이터가 획득될 수 있도록 소정의 무늬 또는 레이저 줄무늬을 투영한다. 이는 LCD 프로젝터와 같은 투영장치를 이용하여 공간 부호화된 광을 측정 대상물(10)의 표면에 투영하거나 레이저 광을 측정 대상물(10)의 표면에 투영하여 영상 획득부(148)를 통해서 3차원 데이터로서 획득할 수 있도록 하고 있다.The M projection units 146 project predetermined patterns or laser stripes on the surface of the measurement object 10 so that three-dimensional data can be obtained. This is a three-dimensional data through the image acquisition unit 148 by projecting the spatially coded light on the surface of the measurement object 10 by using a projection device such as an LCD projector or by projecting the laser light on the surface of the measurement object 10. It can be obtained.

상기 M개의 투영부(146)는, 도 28에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 대상물(10)을 중심으로 일정 간격으로 측정 대상물(10)을 지향하되, 각 투영부(146)로부터 투영되는 공간 부호화된 광의 영역이 측정 대상물(10)의 측정하고자 하는 모든 영역을 포괄할 수 있도록 배치된다.As shown in FIG. 28, the M projection units 146 orient the measurement objects 10 at regular intervals about the measurement object 10, and project the spatial coding from the projections 146. The regions of the light thus arranged are arranged to cover all the regions to be measured of the measurement object 10.

상기 L개의 영상 획득부(148)는 CCD 카메라 또는 CMOS카메라 등과 같이 영상을 받아들일 수 있는 영상 센서로 이루어지고서, 마커 발생기(142)로부터 측정 대상물(10)의 표면에 광학적인 방법으로 마커를 투영하면, 그에 따른 영상을 각각 촬영하여 획득하게 된다.The L image acquisition units 148 are made of an image sensor capable of receiving an image, such as a CCD camera or a CMOS camera, and project the markers from the marker generator 142 to the surface of the measurement object 10 in an optical manner. In this case, the corresponding images are photographed and acquired.

상기 L개의 영상 획득부(148) 각각은 상기 각 투영부(146)에 대해 별도의 카메라로서 설치되어 있는 것이 아니라, 개개의 투영부(146)와 일체화되어 내장되어 있도록 하는 것이 바람직하다.Each of the L image acquisition units 148 is not provided as a separate camera for each of the projection units 146, but is preferably integrated with and integrated into the individual projection units 146.

그리고, 상기 L개의 영상 획득부(148)는, 도 28에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 대상물(10)을 중심으로 일정 간격으로 측정 대상물(10)을 지향하되, 각 영상 획득부(148)의 촬영 영역이 측정 대상물(10)의 측정하고자 하는 전체 영역을 포괄할 수 있도록 배치된다.As illustrated in FIG. 28, the L image acquisition units 148 may orient the measurement object 10 at regular intervals about the measurement object 10, respectively. The photographing area is arranged to cover the entire area to be measured of the measurement object 10.

상기 영상 입력부(150)는 L개의 영상 획득부(148)로부터 각각 획득된 영상데이터를 입력받기 위한 것이고, 상기 투영 제어부(152)는 M개의 투영부(146)를 구성하는 패턴필름의 이송속도와 이송방향을 제어함과 더불어, 패턴필름을 투영하는 광원의 점멸주기를 제어하게 된다.The image input unit 150 is for receiving image data acquired from the L image acquisition units 148, respectively, and the projection control unit 152 is a transfer speed of the pattern film constituting the M projection unit 146 In addition to controlling the conveying direction, the flashing period of the light source projecting the pattern film is controlled.

상기 마커점멸 제어부(154)는 마이크로 프로세서(156)의 제어에 따라 N개의 마커 발생기(142) 각각의 광학식 마커를 주기적으로 점멸시키게 된다.The marker blinking controller 154 periodically blinks the optical markers of the N marker generators 142 under the control of the microprocessor 156.

상기 마이크로 프로세서(156)는 M개의 투영부(146) 및 L개의 영상획득부(148)에 의해 각각 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터로부터 각 영역별 마커의 3차원 위치를 추출하고 이 추출된 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치는 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하여 짝이 되는 마커에 의해 위치 변환 행렬을 구하며 이 구해진 위치 변환 행렬에 의해 각 3차원 측정 데이터의 위치를 변환하여 정렬하는 연산처리를 수행한다.The microprocessor 156 extracts the three-dimensional position of the marker for each region from the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data acquired by the M projection units 146 and the L image acquisition units 148, respectively. Computation process of retrieving the position conversion matrix by the paired markers from the three-dimensional positions of the overlapped markers by the overlapping regions, and converting and aligning the position of each three-dimensional measurement data by the obtained position transformation matrix. Perform

상기 버퍼(158)는 마이크로 프로세서(156)의 연산 처리에 필요한 데이터 및 결과 데이터 등을 저장한다.The buffer 158 stores data necessary for arithmetic processing of the microprocessor 156 and result data.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 9실시예에 따른 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치의 동작과정에 대하여 첨부된 도 29의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The operation of the 3D measurement data automatic alignment device according to the ninth embodiment of the present invention configured as described above will now be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 29.

먼저, 적당한 측정 위치에 측정 대상물(10)을 배치하고, 이 측정 대상물(10)을 중심으로 N개의 마커 발생기(142)와 M개의 투영부(146) 및 L개의 영상 획득부(148)를 각각 배치한 상태에서, 마이크로 프로세서(156)는 마커점멸 제어부(154)를 제어하여 N개의 마커 발생기(142)에 구비된 각각의 마커 출력부(144)를 점등시켜서 측정 대상물(10)의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S110).First, the measurement object 10 is placed at an appropriate measurement position, and the N marker generators 142, the M projection units 146, and the L image acquisition units 148 are respectively centered on the measurement object 10. In the arranged state, the microprocessor 156 controls the marker blinking control unit 154 to light up each marker output unit 144 included in the N marker generators 142 and to display a plurality of surfaces on the surface of the measurement object 10. The marker of is projected irregularly (step S110).

상기 마커 발생기(142)로부터의 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되어 있는 상태에서, L개의 영상 획득부(148) 각각에서 측정 대상물(10)의 측정 대상 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(156)는 영상 입력부(150)를 통해 L개의 영상 획득부(148)로부터 획득된 L개의 2차원 영상데이터를 입력받게 된다(단계 S111).In the state where the optical marker from the marker generator 142 is projected onto the measurement object 10, each of the L image acquisition units 148 photographs the measurement target area of the measurement object 10 to include the optical marker. When the 2D image is acquired, the microprocessor 156 receives the L 2D image data acquired from the L image acquisition units 148 through the image input unit 150 (step S111).

그 다음에, 마이크로 프로세서(156)는 마커점멸 제어부(154)를 제어하여 N개의 마커 발생기(142)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 하고(단계 S112), 그 상태에서 L개의 영상 획득부(148) 각각으로부터 측정 대상물(10)의 동일한 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 L개의 2차원 영상을 획득하면, 이 L개의 2차원 영상데이터를 영상 입력부(150)를 통해 입력받게 된다(단계 S113).Then, the microprocessor 156 controls the marker blinking control unit 154 so that the N marker generators 142 are turned off so that the optical marker is not projected onto the measurement object 10 (step S112), and in that state If L 2D images without the optical marker are acquired by photographing the same area of the measurement object 10 from each of the L image acquisition units 148, the L 2D image data is inputted to the image input unit 150. It is received through (step S113).

또한, 마이크로 프로세서(156)는 N개의 마커 발생기(142)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(152)를 제어하여 M개의 투영부(146)를 동작시키게 되고, 그 M개의 투영부(146)로부터 각각의 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 156 operates the M projection units 146 by controlling the projection control unit 152 in a state where the N marker generators 142 are turned off and the optical markers are not projected. From the projection unit 146, a predetermined pattern of patterns (e.g., a plurality of sections of stripes or multiple stripes of patterns having different intervals) is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, L개의 영상 획득부(148)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 L개의 3차원 측정데이터를 획득하면, 마이크로 프로세서(156)는 영상 입력부(150)를 통해서 L개의 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S114).At this time, when the L image acquisition units 148 acquire the L three-dimensional measurement data by capturing the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected, the microprocessor 156 uses the L image acquisition unit 150 to acquire L three-dimensional measurement data. 3D measurement data is received (step S114).

그 상태에서, 마이크로 프로세서(156)는 광학식 마커가 포함된 2차원 영상데이터와 마커가 포함되어 있지 않은 2차원 영상데이터를 영상처리하여 마커의 2차원 위치를 추출하게 된다(단계 S115).In this state, the microprocessor 156 image-processes the two-dimensional image data including the optical marker and the two-dimensional image data not including the marker to extract the two-dimensional position of the marker (step S115).

그 다음에, 마이크로 프로세서(106)는 2차원 영상데이터에서 추출된 마커를 이용하여 L개의 영상 획득부(148) 각각의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 L개의 각 3차원 측정데이터별 마커들의 3차원 위치를 찾게 된다(단계 S116).The microprocessor 106 then uses the markers extracted from the two-dimensional image data to coordinate values for any three markers in the two-dimensional image data from the camera lens center of each of the L image acquisition units 148. By estimating an arbitrary three-dimensional coordinate value on the three-dimensional measurement data located in a straight line with each other, the three-dimensional position of the markers for each L three-dimensional measurement data is found (step S116).

다음, 마이크로 프로세서(156)는 상기 단계 S116에서 찾은 L개의 각3차원 측정데이터별 마커들의 3차원 위치를 비교하여 상호 짝이 되는 마커를 검색하게 된다(단계 S117).Next, the microprocessor 156 searches the paired markers by comparing the three-dimensional positions of the markers for each of the L three-dimensional measurement data found in step S116 (step S117).

상기한 바와 같은 마커의 검색처리에 의해 상호 짝이 되는 마커를 찾게 되면, 마이크로 프로세서(156)는 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 위치 변환 행렬을 구하게 되고(단계 S118), L개의 3차원 측정데이터 중 어느 하나의 위치를 기준 좌표계로 하여 상기 구해진 위치 변환 행렬에 의해 현재의 측정데이터를 이동시켜 정렬하게 된다(단계 S119).When the paired markers are found by the searching process of the markers as described above, the microprocessor 156 obtains a position transformation matrix for movement from the positions of the paired markers in the respective three-dimensional measurement data (step S118), the current measurement data is moved and aligned by the obtained position transformation matrix using any one of the L three-dimensional measurement data as the reference coordinate system (step S119).

다음으로는, 본 발명의 제 10실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

여기 본 발명의 제 10실시예는, 상기한 제 9실시예와 하드웨어 구성은 동일하되, 그 동작과정이 다르게구성되어 있다.Herein, in the tenth embodiment of the present invention, the hardware configuration is the same as the ninth embodiment, but the operation process is configured differently.

따라서, 본 발명의 제 10실시예는 상기한 도 28에 도시되어 있는 제 9실시예의 하드웨어 구성을 바탕으로 하고, 그 동작과정에 대해서는 도 30의 플로우챠트를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Therefore, the tenth embodiment of the present invention is based on the hardware configuration of the ninth embodiment shown in FIG. 28 described above, and the operation thereof will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

먼저, 적당한 측정 위치에 미리 치수를 알고 있는 기준 물체를 배치하고, 이 기준 물체를 중심으로 N개의 마커 발생기(142)와 M개의 투영부(146) 및 L개의 영상 획득부(148)를 각각 배치한다. 이때, 기준 물체는 별도로 캘리브레이션을 위해 제작된 것일 수도 있고, 미리 치수를 알고 있는 경우라면 실제 측정 대상물이 될 수도 있다.First, a reference object of which dimensions are known in advance is placed at a suitable measurement position, and N marker generators 142, M projection units 146, and L image acquisition units 148 are placed around the reference object, respectively. do. In this case, the reference object may be manufactured separately for calibration, or may be an actual measurement object if the dimension is known in advance.

이 상태에서, 마이크로 프로세서(156)는 마커점멸 제어부(154)를 제어하여 N개의 마커 발생기(142)에 구비된 각각의 마커 출력부(144)를 점등시켜서 기준 물체의 표면에 다수의 마커가 불규칙적으로 투영되도록 한다(단계 S120).In this state, the microprocessor 156 controls the marker blink control unit 154 to light up each marker output unit 144 provided in the N marker generators 142 so that a plurality of markers are irregular on the surface of the reference object. (Step S120).

다음, 마이크로 프로세서(156)는 L개의 영상 획득부(148)들과 기준 물체 간의 상관관계를 구하는 캘리브레이션 작업을 수행하게 되는데(단계 S121), 이에 대한 구체적인 동작과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.Next, the microprocessor 156 performs a calibration operation for obtaining a correlation between the L image acquisition units 148 and the reference object (step S121), and a detailed operation process thereof will be described in detail.

상기 단계 S121에 있어서, N개의 마커 발생기(142)로부터의 광학식 마커가 기준 물체에 투영되어 있는 바, L개의 영상 획득부(148) 각각에서 측정 대상물(10)의 측정 대상 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함된 2차원 영상을 획득하게 되면, 마이크로 프로세서(156)는 영상 입력부(150)를 통해 L개의 영상 획득부(148)로부터 획득된 L개의 2차원 영상데이터를 입력받게 된다.In step S121, since the optical markers from the N marker generators 142 are projected onto the reference object, the optical markers are photographed by photographing the measurement target region of the measurement target 10 in each of the L image acquisition units 148. When the 2D image including the 2D image is obtained, the microprocessor 156 receives the L 2D image data obtained from the L image acquisition unit 148 through the image input unit 150.

그 다음에, 마이크로 프로세서(156)는 투영 제어부(152)를 제어하여 M개의 투영부(146)를 동작시키게 되고, 그 M개의 투영부(146)로부터 각각의 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 기준 물체의 표면에 투영된다.Then, the microprocessor 156 controls the projection control unit 152 to operate the M projections 146, and from the M projections 146, a predetermined pattern of patterns for each three-dimensional measurement. (E.g., a multi-striped stripe pattern or a multi-stripe pattern each having a different interval) is projected onto the surface of the reference object.

이 때, L개의 영상 획득부(148)에서 무늬패턴이 투영된 기준 물체를 촬영하여 L개의 3차원 측정데이터를 획득하면, 마이크로 프로세서(156)는 영상 입력부(150)를 통해서 L개의 3차원 측정데이터를 입력받게 된다.At this time, when the L image acquisition units 148 acquire the L three-dimensional measurement data by photographing the reference object on which the pattern pattern is projected, the microprocessor 156 measures the L three-dimensional measurements through the image input unit 150. You will receive data.

그 상태에서, 마이크로 프로세서(156)는 광학식 마커가 포함된 마커의 2차원 위치와 미리 알고 있는 기준 물체의 치수 정보를 이용하여 L개의 영상 획득부(148) 각각의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서의 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 L개의 각 3차원 측정데이터별 마커들의 3차원 위치를 찾게 된다.In this state, the microprocessor 156 uses the two-dimensional position of the marker including the optical marker and the dimension information of the reference object known in advance, and the two-dimensional image data from the camera lens center of each of the L image acquisition units 148. By estimating an arbitrary three-dimensional coordinate value on the three-dimensional measurement data positioned in a straight line with the coordinate value of the three random markers in E, the three-dimensional position of the markers for each of the L three-dimensional measurement data is found.

다음, 마이크로 프로세서(156)는 상기 L개의 각3차원 측정데이터별 마커들의3차원 위치를 비교하여 상호 짝이 되는 마커를 검색하고, 각각의 3차원 측정데이터에서 짝이 되는 마커의 위치로부터 이동을 위한 위치 변환 행렬을 구한다.Next, the microprocessor 156 searches the paired markers by comparing the three-dimensional positions of the markers for each of the L three-dimensional measurement data, and moves from the positions of the paired markers in the respective three-dimensional measurement data. Find the position transformation matrix for.

마이크로 프로세서(156)는 상기 구해진 위치 변환 행렬을 버퍼(158)의 레지스터에 등록하게 되고, 이로서 단계 S121의 캘리브레이션 작업이 완료된다.The microprocessor 156 registers the obtained position conversion matrix in the register of the buffer 158, thereby completing the calibration operation of step S121.

상기와 같이 단계 S121의 캘리브레이션 작업이 완료되면, 기준 물체를 제거하고 기준 물체가 있던 자리에 측정 대상물(10)을 배치시키게 되며, 마이크로 프로세서(156)는 마커점멸 제어부(154)를 제어하여 N개의 마커 발생기(142)가 소등되어 광학식 마커가 측정 대상물(10)에 투영되지 못하도록 한다(단계 S122).When the calibration operation of step S121 is completed as described above, the reference object is removed and the measurement object 10 is placed in place of the reference object, and the microprocessor 156 controls the marker blinking control unit 154 to control N pieces. The marker generator 142 is turned off to prevent the optical marker from being projected onto the measurement object 10 (step S122).

이 상태에서, L개의 영상 획득부(148) 각각에서 측정 대상물(10)의 측정 대상 영역을 촬영하여 광학식 마커가 포함되어 있지 않은 L개의 2차원 영상을 획득하면, 이 L개의 2차원 영상데이터를 영상 입력부(150)를 통해 입력받게 된다(단계 S123).In this state, when each of the L image acquisition units 148 captures the measurement target region of the measurement object 10 and acquires L two-dimensional images not including the optical marker, the L two-dimensional image data are acquired. The image is input through the input unit 150 (step S123).

또한, 마이크로 프로세서(156)는 N개의 마커 발생기(142)가 소등되어 광학식 마커가 투영되지 않은 상태에서, 투영 제어부(152)를 제어하여 M개의 투영부(146)를 동작시키게 되고, 그 M개의 투영부(146)로부터 각각의 3차원 측정을 위한 소정의 무늬패턴(예컨대 각각 간격이 다른 복수 구간의 줄무늬 패턴 또는 다중 줄무늬 패턴)이 상기 측정 대상물(10)의 표면에 투영된다.In addition, the microprocessor 156 operates the M projection units 146 by controlling the projection control unit 152 in a state where the N marker generators 142 are turned off and the optical markers are not projected. From the projection unit 146, a predetermined pattern of patterns (e.g., a plurality of sections of stripes or multiple stripes of patterns having different intervals) is projected onto the surface of the measurement object 10.

이 때, L개의 영상 획득부(148)에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물(10)을 촬영하여 L개의 3차원 측정데이터를 획득하면, 마이크로 프로세서(156)는 영상 입력부(150)를 통해서 L개의 3차원 측정데이터를 입력받게 된다(단계 S124).At this time, when the L image acquisition units 148 acquire the L three-dimensional measurement data by capturing the measurement object 10 on which the pattern pattern is projected, the microprocessor 156 uses the L image acquisition unit 150 to acquire L three-dimensional measurement data. 3D measurement data is received (step S124).

다음, 마이크로 프로세서(156)는, 상기 단계(S121)의 캘리브레이션에 의해 구해진 위치 변환 행렬을 버퍼(158)의 레지스터로부터 읽어들이고, L개의 3차원 측정데이터 중 어느 하나의 위치를 기준 좌표계로 하여 상기 버퍼(158)의 레지스터로부터 읽어들인 위치 변환 행렬에 의해 현재의 측정데이터를 이동시켜 정렬하게 된다(단계 S125).Next, the microprocessor 156 reads the position transformation matrix obtained by the calibration of step S121 from the register of the buffer 158, and sets the position of any one of the L three-dimensional measurement data as a reference coordinate system. The current measurement data is moved and aligned by the position conversion matrix read from the register of the buffer 158 (step S125).

이후에, 다른 측정 대상물에 대해 측정을 수행하거나 동일한 측정 대상물에 대해 재차 측정을 수행할 때는, 상기 단계 S121 ∼ 단계 S123 까지의 캘리브레이션 작업이 생략되고, 버퍼(158)의 레지스터에 저장되어 있는 위치 변환 행렬에 의해 3차원 측정 데이터를 정렬하게 되므로, 작업 시간이 단축되게 된다.Subsequently, when the measurement is performed on another measurement object or the measurement is performed on the same measurement object again, the calibration operation from step S121 to step S123 is omitted, and the position conversion stored in the register of the buffer 158 is omitted. Since the three-dimensional measurement data is arranged by the matrix, the work time is shortened.

단, 필요에 따라서, 매 측정 때마다 상기 단계 S121 ∼ 단계 S123 까지의 캘리브레이션 작업을 수행할 수도 있으며, 이는 작업자의 의도나 시스템의 구성에 따라 용이하게 변경 실시할 수 있다.However, if necessary, the calibration operation from step S121 to step S123 may be performed at every measurement, which can be easily changed according to the intention of the operator or the configuration of the system.

다음으로는, 본 발명의 제 11실시예에 대해 설명하기로 한다.Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제 11실시예는, 상기한 본 발명의 제 1 내지 제 10실시예에서 사용되는 마커 발생기 및 그 주변장치(이하, "마커 발생장치"라 통칭함)의 다른 실시예를 제시한다.An eleventh embodiment of the present invention presents another embodiment of the marker generator and its peripheral apparatus (hereinafter collectively referred to as "marker generator") used in the first to tenth embodiments of the present invention described above.

본 발명의 제 11실시예에 따른 마커 발생장치는, 도 31에 도시된 바와 같이, X축의 다수개 광원(160)과, X축의 점멸 제어부(162)와, 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 X축의 다각형 거울부재(164)(Polygon Mirror)와, X축의 회전 구동부(166)와, X축의 회전 메카니즘(168)과, Y축의 다수개 광원(170)과, Y축의 점멸 제어부(172)와, 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 Y축의 다각형 거울부재(174)와, Y축의 회전 구동부(176)와, Y축의 회전 메카니즘(178)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 31, the marker generating apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention includes a plurality of light sources 160 on the X axis, a flashing control unit 162 on the X axis, and an X configured to be rotatable about the hinge axis. Axis of polygon mirror member 164 (Polygon Mirror), X-axis rotation drive unit 166, X-axis rotation mechanism 168, Y-axis multiple light source 170, Y-axis flashing control unit 172, The Y-axis polygon mirror member 174 configured to be rotatable about the hinge axis, the Y-axis rotation drive unit 176, and the Y-axis rotation mechanism 178 are configured to be included.

상기 X축의 다수개의 광원(160)은 레이저 등의 직진성이 우수한 빔(beam)을 발생하여 X축의 다각형 거울부재(164)의 반사면으로 발산하는 것으로, 예컨대, 레이저 포인터 등이 사용될 수 있으며, 상기 X축의 점멸 제어부(162)는 마이크로 프로세서(도시하지 않음)로부터의 제어에 의해 X축의 각 광원(160)을 점멸 제어한다.The plurality of light sources 160 of the X axis generate a beam having excellent straightness such as a laser and emit to the reflective surface of the polygon mirror member 164 of the X axis. For example, a laser pointer or the like may be used. The flashing control unit 162 of the X axis controls the light sources 160 on the X axis by control from a microprocessor (not shown).

상기 X축의 다각형 거울부재(164)는 다수개의 반사면을 구비하고 X축의 회전 메카니즘(168)에 의해 회전 구동하면서 다수개의 광원(160)으로부터 발산되어오는 다수개의 빔을 상기한 다수개의 반사면에 의해 반사시켜 측정 대상물(OB)의 측정 영역 표면에 투영한다.The polygonal mirror member 164 of the X-axis has a plurality of reflecting surfaces and rotates by the rotation mechanism 168 of the X-axis and transmits a plurality of beams emitted from the plurality of light sources 160 to the plurality of reflecting surfaces. And the light is reflected on the surface of the measurement region of the measurement object OB.

상기 X축의 회전 구동부(166)는, 마이크로 프로세서의 구동제어에 의해 X축의 다각형 거울부재(164)를 일방향으로 회전시키기 위한 구동을 수행하며, 상기 X축의 회전 메카니즘(168)은 X축 회전 구동부(166)의 구동에 따른 동력을 전달받아 X축의 다각형 거울부재(164)를 일방향으로 회전시키기 위한 구조를 갖추고 있다.The X-axis rotation driver 166 performs a drive for rotating the polygon mirror member 164 of the X-axis in one direction by the drive control of the microprocessor, and the rotation mechanism 168 of the X-axis is the X-axis rotation driver ( 166 has a structure for rotating the polygon mirror member 164 of the X-axis in one direction by receiving the power according to the drive.

상기 Y축의 다수개의 광원(170)은 레이저 등의 직진성이 우수한 빔을 발생하여 Y축의 다각형 거울부재(174)의 반사면으로 발산하는 것으로, 예컨대, 레이저 포인터 등이 사용될 수 있으며, 상기 Y축의 점멸 제어부(172)는 마이크로 프로세서(도시하지 않음)로부터의 제어에 의해 Y축의 각 광원(170)을 점멸 제어한다.The plurality of light sources 170 of the Y axis generate beams having excellent straightness such as a laser to emit to the reflective surface of the polygon mirror member 174 of the Y axis. For example, a laser pointer or the like may be used, and the Y axis blinks. The control unit 172 controls the respective light sources 170 on the Y axis to blink by control from a microprocessor (not shown).

상기 Y축의 다각형 거울부재(174)는 다수개의 반사면을 구비하고 Y축의 회전메카니즘(178)에 의해 회전 구동하면서 다수개의 광원(170)으로부터 발산되어오는 다수개의 빔을 상기한 다수개의 반사면에 의해 반사시켜 측정 대상물(OB)의 측정 영역 표면에 투영한다.The polygonal mirror member 174 of the Y-axis has a plurality of reflecting surfaces, and is driven by the rotation mechanism 178 of the Y-axis to transmit a plurality of beams emitted from the plurality of light sources 170 to the plurality of reflecting surfaces. And the light is reflected on the surface of the measurement region of the measurement object OB.

상기 Y축의 회전 구동부(176)는, 마이크로 프로세서의 구동제어에 의해 Y축의 다각형 거울부재(174)를 일방향으로 회전시키기 위한 구동을 수행하며, 상기 Y축의 회전 메카니즘(178)은 Y축 회전 구동부(176)의 구동에 따른 동력을 전달받아 Y축의 다각형 거울부재(174)를 일방향으로 회전시키기 위한 구조를 갖추고 있다.The Y-axis rotation driver 176 performs a drive for rotating the polygon mirror member 174 of the Y-axis in one direction by the drive control of the microprocessor, and the rotation mechanism 178 of the Y-axis is the Y-axis rotation driver ( 176 has a structure for rotating the polygon mirror member 174 of the Y-axis in one direction by receiving the power according to the drive.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 11실시예에 따른 마커 발생장치의 동작과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.Now, an operation process of the marker generator according to the eleventh embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail.

먼저, 마이크로 프로세서로부터의 제어신호에 의해 X축 회전 구동부(166) 및 X축 회전 구동부(176)로부터 구동전원이 X축 회전 메카니즘(168) 및 Y축 회전 메카니즘(178)으로 인가되고, X축 회전 메카니즘(168) 및 Y축 회전 메카니즘(178)은 각각 X축 회전 구동부(166) 및 Y축 회전 구동부(176)로부터 인가되는 구동전원에 의해 구동되어 X축 및 Y축의 다각형 거울부재(164, 174)를 회전시킨다.First, driving power is applied from the X-axis rotation driver 166 and the X-axis rotation driver 176 to the X-axis rotation mechanism 168 and the Y-axis rotation mechanism 178 by a control signal from the microprocessor, and the X-axis The rotation mechanism 168 and the Y-axis rotation mechanism 178 are driven by driving power applied from the X-axis rotation driver 166 and the Y-axis rotation driver 176, respectively, so that the polygon mirror members 164 of the X-axis and the Y-axis are 164, Rotate 174).

이와 더불어 마이크로 프로세서로부터의 제어신호에 의해 X축 점멸 제어부(162) 및 Y축 점멸 제어부(172)가 각기 X축의 광원(160)과 Y축의 광원(170)을 점등함에 따라, X축 및 Y축의 다수개 광원(160, 170)으로부터 발생된 빔이 각각 X축 다각형 거울부재(164) 및 Y축 다각형 거울부재(174)의 반사면으로 입사된다.In addition, the X-axis blinking control unit 162 and the Y-axis blinking control unit 172 light up the light source 160 on the X axis and the light source 170 on the Y axis by the control signals from the microprocessor, respectively. Beams generated from the plurality of light sources 160 and 170 are incident on the reflecting surfaces of the X-axis polygon mirror member 164 and the Y-axis polygon mirror member 174, respectively.

상기 X축 및 Y축의 광원(160, 170)들로부터 각기 X축 다각형 거울부재(164) 및 Y축 다각형 거울부재(174)의 반사면으로 입사되는 빔들은 X축 및 Y축의 다각형거울부재(164, 174)의 각 반사면으로부터 반사되어 측정 대상물(OB)의 표면에 투영된다.Beams incident on the reflecting surfaces of the X-axis polygon mirror member 164 and the Y-axis polygon mirror member 174 from the light sources 160 and 170 of the X-axis and the Y-axis are polygon mirror members 164 of the X-axis and the Y-axis, respectively. 174 is reflected from each reflecting surface and projected onto the surface of the measurement object OB.

이때, 상기 X축 및 Y축의 다각형 거울부재(164, 174)는 각기 빠르게 회전하여 반사면의 각도가 달라지게 되는 바, 측정 대상물(OB)의 표면에는 X축 및 Y축으로 각기 다수개의 빔에 의한 라인이 형성되며, X축 및 Y축의 라인이 교차하는 각각의 교점이 개개의 광학식 마커(RM)가 된다.At this time, the polygon mirror members 164 and 174 of the X-axis and the Y-axis are rapidly rotated so that the angles of the reflecting surfaces are different. The surface of the object OB has a plurality of beams in the X-axis and Y-axis, respectively. Lines are formed, and each intersection where the lines of the X-axis and the Y-axis cross each other becomes an individual optical marker RM.

예를 들어, X축의 광원(160)이 m개이고 Y축의 광원(170)이 n개라고 가정하면, 측정 대상물(OB)의 표면에는 m * n 개의 교점이 형성될 수 있고 이들 m * n개의 교점이 각각의 광학식 마커(RM)가 되므로, 보다 적은 수의 광원을 이용해 상대적으로 많은 수의 광학식 마커를 발생시킬 수 있게 된다.For example, assuming that there are m light sources 160 on the X axis and n light sources 170 on the Y axis, m * n intersections may be formed on the surface of the measurement object OB, and these m * n intersections Since each of the optical markers RM, it is possible to generate a relatively large number of optical markers using a smaller number of light sources.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 첨부한 특허청구범위에 기재된 기술요지를 벗어나지 않으면서, 여러 가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.Embodiments according to the present invention as described above are not limited to the above, without departing from the technical gist of the appended claims within the scope obvious to those of ordinary skill in the art Of course, it can be modified and changed in various ways.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 서로 다른 각도 및 위치에서 얻어진 3차원 측정 데이터를 자동으로 정렬하기 위한 것으로서, 종래의 방식이 영상 인식을 위한 무늬가 인쇄된 종이 스티커 또는 자석 등 부피를 갖는 마커를 이용하여 서로 다른 측정 데이터의 상대적인 위치를 알아내도록 되어 있어서, 마커가 있는 부분에서 측정 대상물의 표면이 마커에 의해서 가려져 마커가 있는 부분에서 측정 데이터가 손실되거나 왜곡되는 단점이 있는 반면에, 본 발명에서는 물리적인 부피를 갖지 않는 광학식 마커를 이용하여 서로 다른 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아낼 수 있도록 되어 있기 때문에, 측정 대상물의 마커가 있는 부분에서도 마커로 인하여 측정데이터가 손실되지 않는다는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the three-dimensional measurement data obtained at different angles and positions are automatically aligned, and the conventional method uses a marker having a volume such as a printed paper sticker or a magnet for image recognition for image recognition. Whereas the relative position of the different measurement data is to be found, the surface of the measurement object is covered by the marker at the part where the marker is located, so that the measurement data is lost or distorted at the part where the marker is present, whereas in the present invention, Since it is possible to find the relative position of the different measurement data by using the optical marker does not have a volume, there is an effect that the measurement data is not lost due to the marker even in the part where the marker of the object to be measured.

또한, 본 발명에 따른 광학식 마커는 측정 대상물에 마커를 붙이거나 제거하는 과정이 불필요하기 때문에 3차원 데이터의 측정이 신속하게 이루어질 수 있어서 사용이 편리할 뿐 아니라, 훼손이 우려되는 측정 대상물에도 안전하며, 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the optical marker according to the present invention does not require a process of attaching or removing a marker to a measurement object, measurement of three-dimensional data can be quickly performed, and it is convenient to use, and safe to a measurement object that may be damaged. It can be used semi-permanently.

Claims (39)

소정의 측정 대상물로부터 여러 각도에서 촬영되어 획득된 3차원 측정 데이터를 정렬하는 3차원데이터 측정장치에 있어서,In the three-dimensional data measuring apparatus for aligning the three-dimensional measurement data obtained by photographing at various angles from a predetermined measurement object, 다수의 광학적인 마커를 상기 측정 대상물의 표면에 투영하는 광학식 마커 발생수단과;Optical marker generating means for projecting a plurality of optical markers onto the surface of the measurement object; 상기 측정 대상물에 대한 3차원 측정을 위해 측정 대상물의 표면에 무늬패턴을 투영하는 3차원 투영수단;Three-dimensional projection means for projecting a pattern on the surface of the measurement object for three-dimensional measurement of the measurement object; 상기 측정 대상물로부터 광학식 마커 발생수단에 의해 투영된 마커를 포함하는 2차원 영상을 획득함과 더불어, 상기 3차원 투영수단에 의해 투영되는 측정 대상물의 3차원 측정데이터를 획득하는 영상획득 수단 및;Image acquisition means for acquiring a two-dimensional image including a marker projected by the optical marker generating means from the measurement object, and acquiring three-dimensional measurement data of the measurement object projected by the three-dimensional projection means; 상기 영상획득 수단에 의하여 획득된 상기 2차원 영상과 상기 3차원 측정데이터와의 관계로부터 마커의 3차원 위치를 추출하고, 상기 마커의 3차원 위치로부터 상기 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾는 연산을 수행하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.A three-dimensional position of the marker is extracted from the relation between the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data acquired by the image acquisition means, and a operation for finding a relative position of the three-dimensional measurement data from the three-dimensional position of the marker is performed. Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that consisting of a control means for performing. 제 1 항에 있어서, 상기 3차원 투영수단과 영상획득 수단은 상호 고정적으로 일체화되도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The apparatus of claim 1, wherein the three-dimensional projection means and the image acquisition means are configured to be fixedly integrated with each other. 제 2 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어에 의해 구동되는 이동 구동부와, 상기 이동 구동부의 구동에 따른 동력을 전달받아 상기 3차원 투영수단 및 영상획득 수단을 상기 측정 대상물에 대해서 상대적으로 이동시키기 위한 동작을 수행하는 이동 메카니즘을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The apparatus of claim 2, further comprising: a movement driving unit driven by the control of the control means, and the three-dimensional projection means and the image acquisition means relatively moved with respect to the measurement object by receiving power from the driving of the movement driving unit. Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that further comprises a movement mechanism for performing the operation. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 마커 발생수단에 의해 발생하는 마커를 주기적으로 점멸 제어하는 마커점멸 제어수단을 더 포함하여 구성되고;The apparatus of claim 1, further comprising: a marker blink control means for periodically blinking and controlling a marker generated by the marker generating means according to the control of the control means; 상기 제어수단은 상기 마커점멸 제어수단에 의해 광학식 마커가 점등되도록 하여 상기 영상획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역으로부터 마커가 포함된 2차원 영상을 1차적으로 획득하도록 하고, 광학식 마커가 소등되도록 하여 측정 대상물의 동일 영역으로부터 마커가 포함되지 않은 2차원 영상을 2차적으로 획득하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means causes the optical marker to be turned on by the marker blinking control means so that the image acquisition means first acquires a two-dimensional image including the marker from a specific region of the measurement object, and the optical marker is turned off to measure the optical marker. Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that for controlling to obtain a two-dimensional image without the marker from the same region of the object secondary. 제 4 항에 있어서, 상기 마커의 3차원 위치는, 상기 측정 대상물의 동일 영역에 대해 획득된 광학식 마커가 포함된 2차원 영상과 마커가 포함되지 않은 2차원 영상의 차이를 상기 제어수단이 비교함에 의해 찾아냄을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The method of claim 4, wherein the three-dimensional position of the marker, the control means compares the difference between the two-dimensional image containing the optical marker and the two-dimensional image without the marker obtained for the same area of the measurement object Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker characterized in that found by. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 마커 발생수단의 다수의 광학식 마커를 미리 결정된 순서에 따라 각각 개별적이고 순차적으로 점등되도록 제어하는 마커 개별점멸 제어수단을 더 포함하여 구성되고;2. The apparatus according to claim 1, further comprising marker individual flashing control means for controlling the plurality of optical markers of the marker generating means to be lit individually and sequentially in a predetermined order according to the control of the control means; 상기 제어수단은 모든 마커의 소등상태에서 촬영된 영상데이터를 기본영상 데이터로 설정하고, 상기 영상 획득수단으로부터 광학식 마커의 개수에 대응하는 수로 촬영된 영상데이터를 기본영상과 비교하여 마커의 2차원 위치를 추출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means sets the image data photographed in the unlit state of all the markers as the basic image data, and compares the image data photographed by the number corresponding to the number of optical markers from the image acquisition means with the basic image to the two-dimensional position of the marker. 3D measurement data automatic alignment device using an optical marker, characterized in that made to extract. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 마커 발생수단의 다수의 광학식 마커에 대한 개별적인 점멸을 제어하는 마커 개별점멸 제어수단을 더 포함하여 구성되고;2. The apparatus of claim 1, further comprising marker individual flashing control means for controlling individual flashing of a plurality of optical markers of the marker generating means according to the control of the control means; 상기 제어수단은 상기 영상 획득수단을 통해 영상데이터를 촬영한 다음 영역을 촬영하기 위해 상기 마커 발생수단을 점등 제어할 때 이전에 촬영한 영역을 지시하는 광학식 마커와 다음 영역을 지시하는 광학식 마커를 구분하여 점멸하도록 상기 마커 개별점멸 제어수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means distinguishes between an optical marker indicating a previously photographed area and an optical marker indicating a next area when the marker generating means is turned on to control the lighting of the marker generating means for capturing an area after capturing image data through the image obtaining means. Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that for controlling the individual blink control means to blink. 제 1 항에 있어서, 상기 마커 발생수단은, 색상을 선택적으로 전환하여 발광할 수 있는 복수의 다중색상발광소자에 의해 광학식 마커를 발생하도록 구성되고 상기 다중색상발광소자의 개별적인 발광 색상 및 점멸을 제어하는 마커 개별 점멸 및 색상 제어수단을 더 포함하며,The method of claim 1, wherein the marker generating means is configured to generate an optical marker by a plurality of multi-color light emitting elements capable of selectively switching colors to emit light and to control individual light emission colors and flickering of the multi-color light emitting elements. It further comprises a marker individual flashing and color control means, 상기 제어수단은 상기 영상 획득수단을 통해 영상데이터를 촬영한 다음 다른 영역을 촬영하기 위해 상기 마커 발생수단을 점등 제어할 때 이미 촬영한 영역을 지시하는 광학식 마커와 아직 촬영하지 않은 영역을 지시하는 광학식 마커의 색상을 각기 다르게 발생하도록 상기 마커 개별 점멸 및 색상 제어수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means includes an optical marker indicating an area already photographed and an image not yet photographed when photographing the image data through the image obtaining means and then lighting the marker generating means to control another area. Automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that for controlling the individual blinking and color control means to generate a different color of the marker. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어에 따라 마커 발생수단의 다수의 광학식 마커를 이진화하기 위해 미리 결정된 순서에 따라 중복 분할하여 그룹별로 설정하고, 각 그룹에 포함된 복수의 마커를 순차적으로 점등 제어하는 마커 개별점멸 제어수단을 더 포함하여 구성되고;According to claim 1, In order to binarize a plurality of optical markers of the marker generating means according to the control of the control means by dividing in a predetermined order and set for each group, a plurality of markers included in each group are sequentially turned on It further comprises a marker individual flashing control means for controlling; 상기 제어수단은 상기 영상 획득수단으로부터 마커의 그룹수에 대응하는 개수로 획득된 복수의 영상데이터에 포함된 그룹별 마커에 의한 이진화 정보를 검색하여 각 마커의 고유한 아이디로서 2차원 위치를 추출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means retrieves the binarization information by the group-specific markers included in the plurality of image data obtained by the number corresponding to the number of groups of markers from the image acquisition means, and extracts a two-dimensional position as a unique ID of each marker. 3D measurement data automatic alignment device using an optical marker, characterized in that made. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단의 제어하에 3차원 투영수단의 무늬패턴 투영상태를 제어하는 투영제어부를 더 포함하여 구성되고;2. The apparatus according to claim 1, further comprising a projection control section for controlling the pattern pattern projection state of the three-dimensional projection means under the control of the control means; 상기 제어수단은 투영제어부에 의해 3차원 투영수단에서 무늬패턴을 투영하는 때에 상기 마커 발생수단의 광학식 마커가 발생되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.And the control means controls the optical marker of the marker generating means not to be generated when projecting the pattern from the three-dimensional projection means by the projection control unit. 제 1 항에 있어서, 상기 마커 발생수단은, 측정하고자 하는 측정 대상물과 상대적인 운동을 하지 않도록 상호 고정된 상태로 배치된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The apparatus of claim 1, wherein the marker generating means is disposed in a fixed state so as not to move relative to a measurement object to be measured. 제 11 항에 있어서, 상기 마커 발생수단은, 측정 대상물이 놓이는 회전 테이블에 복수개가 고정 배치된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 측정 데이터 자동 정렬장치.12. The automatic alignment of measurement data using an optical marker according to claim 11, wherein the marker generating means is fixedly arranged in a rotation table on which a measurement object is placed. 제 1 항에 있어서, 상기 마커 발생수단은, 다수의 레이저 마커가 측정 대상물의 표면에 대해 불규칙적으로 투영되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The apparatus of claim 1, wherein the marker generating means is configured so that a plurality of laser markers are irregularly projected onto the surface of the measurement object. 제 1 항에 있어서, 상기 영상획득 수단은 상기 측정 대상물의 공통적인 측정 영역에 대해 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득하고,The method of claim 1, wherein the image acquisition means acquires two-dimensional images and three-dimensional measurement data for a common measurement area of the measurement object, 상기 제어수단은 2차원 영상과 3차원 측정데이터 내에 포함된 적어도 2개 이상의 특징점에 의해 마커의 3차원 위치를 판별하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.And the control means is configured to determine the three-dimensional position of the marker by at least two or more feature points included in the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data. 제 14 항에 있어서, 상기 영상 획득 수단은 측정 대상물의 표면이 영역별로 상호 겹치도록 다수의 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득하고,The method of claim 14, wherein the image acquisition means acquires a plurality of two-dimensional images and three-dimensional measurement data so that the surface of the measurement object overlap each other, 상기 제어수단은 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치는 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하고, 짝이 되는 마커에 의해 이동을 위한 행렬을 구하여 각 측정데이터를 기준좌표계로 이동시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means is configured to search for a paired marker for each overlapping area from the three-dimensional position of the marker, obtain a matrix for movement by the paired marker, and move each measurement data to the reference coordinate system. Automatic 3D measurement data sorting device using markers. 제 1 항에 있어서, 상기 영상획득수단과 상기 3차원 투영수단 및 상기 마커 발생수단이 각각 측정 대상물을 중심으로 복수개가 배열되고,2. The apparatus of claim 1, wherein a plurality of the image acquisition means, the three-dimensional projection means, and the marker generating means are respectively arranged around a measurement object, 상기 제어수단은 상기 복수의 영상획득 수단에 의하여 각기 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터로부터 각 영역별 마커의 3차원 위치를 추출하고 이 추출된 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치는 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하여 짝이 되는 마커에 의해 위치 변환 행렬을 구하며 이 구해진 위치 변환 행렬에 의해 각 3차원 측정 데이터의 위치를 변환하여 정렬하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means extracts the three-dimensional positions of the markers for each region from the two-dimensional images and the three-dimensional measurement data respectively obtained by the plurality of image acquisition means, and pairs each region overlapping each other from the three-dimensional positions of the extracted markers. Auto-align three-dimensional measurement data using an optical marker, wherein the markers are searched to obtain a position transformation matrix by paired markers, and the positions of each three-dimensional measurement data are converted and aligned by the obtained position transformation matrix. Device. 제 16 항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 구해진 위치 변환 행렬을 기억하고 다음번 측정시에는 상기 기억된 위치 변환 행렬에 의해 각 3차원 측정 데이터의 위치를 변환하여 정렬하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.17. The optical marker according to claim 16, wherein the control means stores the obtained position conversion matrix, and at the next measurement, converts and aligns the position of each three-dimensional measurement data by the stored position conversion matrix. Automatic 3D measurement data sorting device. 제 1 항에 있어서, 상기 영상획득수단은 상기 측정 대상물 표면 중 측정대상 전체 영역에 대해 구간 거리를 미리 알고 있는 복수 지점으로부터 복수의 2차원 영상을 획득함과 더불어 상기 측정 대상물 표면 중 측정대상 전체 영역을 세분한 다수의 측정영역에 대해 영역별 경계부위가 상호 중첩되도록 다수의 2차원 영상 및 3차원 측정데이터를 획득하도록 구성되며,The method of claim 1, wherein the image acquiring means acquires a plurality of two-dimensional images from a plurality of points in advance knowing a section distance with respect to the entire measurement target area on the measurement target surface, and the entire measurement target area on the measurement target surface. It is configured to obtain a plurality of two-dimensional image and three-dimensional measurement data so that the boundary area of each region overlap each other for a plurality of measurement areas that are finely divided, 상기 제어수단은 상기 영상획득수단을 통해 획득되는 측정대상 전체 영역에 대한 복수의 2차원 영상정보와 미리 알고 있는 그 측정지점 간의 거리정보를 연산하여 각 마커의 3차원 위치를 산출하며 이 산출된 각 마커의 3차원 위치를 절대 좌표계로 설정한 다음 각 세분화된 측정영역의 2차원 영상과 3차원 측정데이터로부터 각 영역별 마커의 3차원 위치를 추출하고 이 추출된 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치는 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하여 짝이 되는 마커에 의해 위치 변환 행렬을 구하며 이 구해진 위치 변환 행렬에 의해 각 3차원 측정 데이터의 위치를 이동하여 상기 절대 좌표계에 정렬하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.The control means calculates a three-dimensional position of each marker by calculating a plurality of two-dimensional image information of the entire measurement target area acquired through the image acquisition means and distance information between the known measurement point in advance. Set the three-dimensional position of the marker in the absolute coordinate system, and then extract the three-dimensional position of the marker for each region from the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data of each subdivided measurement region, and overlap each other from the three-dimensional position of the extracted marker. Search for markers paired with each other to obtain a position transformation matrix by the paired markers, and move the position of each three-dimensional measurement data by the obtained position transformation matrix to align the optical markers with the absolute coordinate system. Automatic 3D measurement data sorting device. 제 18 항에 있어서, 상기 영상획득수단은, 세분화된 측정 영역의 영상을 획득하는 측정장치와는 별개로 측정대상 전체 영역의 영상을 획득하는 복수의 대영역 측정장치를 구비하되 이 복수의 대영역 측정장치는 일정 간격만큼 서로 이격되고 그 간격이 고정됨을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.19. The apparatus of claim 18, wherein the image acquiring means comprises a plurality of large area measuring devices for acquiring an image of the entire measurement target area separately from the measuring device for acquiring an image of the subdivided measurement area. Measuring apparatus is an automatic alignment device for three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that spaced apart from each other by a predetermined interval is fixed. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학식 마커 발생 수단은,20. The optical marker generating means according to any one of claims 1 to 19, X축 방향으로 다수개 배열된 직사광을 발생하는 광원과,A light source generating a plurality of direct rays arranged in the X-axis direction, Y축 방향으로 다수개 배열된 직사광을 발생하는 광원과,A light source for generating a plurality of direct rays arranged in the Y-axis direction, 상기 X축 광원으로부터 발생한 직사광을 반사하여 상기 측정대상물의 표면에 투영하는 X축의 다각형 거울부재와,A polygon mirror member of the X-axis reflecting the direct light generated from the X-axis light source and projecting onto the surface of the measurement object; 상기 Y축 광원으로부터 발생한 직사광을 반사하여 상기 측정대상물의 표면에 투영하는 Y축의 다각형 거울부재와,A polygonal mirror member of the Y-axis reflecting the direct light generated from the Y-axis light source and projecting onto the surface of the measurement object; 상기 X축 및 Y축의 다각형 거울부재를 각각 회전시키는 회전 메커니즘과,A rotation mechanism for rotating the polygon mirror members of the X and Y axes, respectively; 상기 X축 및 Y축의 광원들에 대한 점멸을 제어하는 광원 점멸 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬장치.And a light source blinking controller configured to control the blinking of the light sources of the X and Y axes. 영상획득 수단을 측정 대상물의 특정 영역의 영상을 획득하기 적합한 위치로 이동시키는 단계와;Moving the image acquisition means to a position suitable for acquiring an image of a specific region of the measurement object; 마커 발생수단을 점멸 구동하여 광학식 마커가 측정 대상물의 표면에 투영되도록 하고, 영상 획득 수단에서 광학식 마커가 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 획득하는 단계;Flashing the marker generating means to cause the optical marker to be projected onto the surface of the measurement object, and acquiring a two-dimensional image of a specific area of the measurement object to which the optical marker is projected by the image acquisition means; 3차원 투영수단에서 상기 측정 대상물의 표면에 무늬패턴이 투영되도록 하고, 상기 영상획득 수단에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 3차원 측정데이터를 획득하는 단계 및;Allowing the three-dimensional projection means to project the pattern on the surface of the measurement object, and acquiring the three-dimensional measurement data of a specific area of the measurement object on which the pattern pattern is projected by the image acquisition means; 상기 영상획득 수단에 의하여 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터와의 관계로부터 마커의 3차원 위치를 추출하고, 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아서 각 측정데이터를 정렬시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.Extract the three-dimensional position of the marker from the relationship between the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data obtained by the image acquisition means, and find the relative position of the three-dimensional measurement data from the position of the marker by each three-dimensional measurement data Automatic alignment method of three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that consisting of the step of aligning the measurement data. 제 21 항에 있어서, 상기 영상획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 획득하는 단계는,The method of claim 21, wherein the acquiring of the 2D image of the specific region of the measurement object by the image acquisition means comprises: 상기 마커 발생수단에서 광학식 마커가 점등되도록 하여 상기 영상획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역으로부터 마커가 포함된 2차원 영상을 1차적으로 획득하는 단계와,Firstly acquiring a two-dimensional image including a marker from a specific region of a measurement object in the image acquisition means by turning on the optical marker in the marker generating means; 광학식 마커가 소등되도록 하여 측정 대상물의 동일 영역으로부터 마커가 포함되지 않은 2차원 영상을 2차적으로 획득하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.Automatically aligning the three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that the optical marker is turned off so as to obtain a two-dimensional image without the marker from the same region of the measurement object. 제 22 항에 있어서, 상기 2차원 영상은, 상기 측정 대상물의 동일 영역에 대해 1차적으로 획득된 마커가 포함된 2차원 영상과 2차적으로 획득된 마커가 포함되지 않은 2차원 영상을 영상처리하여 추출하는 것임을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.The method of claim 22, wherein the 2D image is processed by image processing a 2D image including a marker primarily obtained for the same region of the measurement object and a 2D image not including the secondary acquired marker. 3D measurement data automatic alignment method using an optical marker, characterized in that the extraction. 제 21 항에 있어서, 상기 영상획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 획득하는 단계는,The method of claim 21, wherein the acquiring of the 2D image of the specific region of the measurement object by the image acquisition means comprises: 광학식 마커가 모두 소등된 상태에서 측정 대상물의 특정 영역을 촬영하여 기본영상을 획득하는 단계와,Acquiring a basic image by photographing a specific area of a measurement object with all optical markers turned off; 상기 마커 발생수단에서 다수의 광학식 마커를 미리 결정된 순서에 따라 개별적이고 순차적으로 투영되도록 하고, 개별적이고 순차적인 마커의 투영상태마다 영상 획득수단에서 개별적으로 영상을 촬영하는 단계 및,Causing the plurality of optical markers to be individually and sequentially projected in a predetermined order in the marker generating means, and separately photographing the images in the image obtaining means for each projection state of the individual and sequential markers; 상기 광학식 마커의 수에 대응하는 개수로 촬영된 각 영상데이터를 상기 기본영상 데이터와 비교하여 마커의 2차원 위치를 추출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.Automatically aligning the 3D measurement data using the optical marker, characterized in that for extracting the two-dimensional position of the marker by comparing each image data photographed in the number corresponding to the number of the optical marker with the base image data Way. 제 21 항에 있어서, 상기 영상획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 획득하는 단계는,The method of claim 21, wherein the acquiring of the 2D image of the specific region of the measurement object by the image acquisition means comprises: 상기 마커 발생수단의 다수의 광학식 마커를 이진화를 위해 미리 결정된 그룹별로 중복 분할하고, 광학식 마커를 각 그룹별로 순차적으로 점등시키는 단계와,Dividing a plurality of optical markers of the marker generating means by a predetermined group for binarization, and sequentially lighting the optical markers for each group; 상기 광학식 마커의 그룹수에 대응하는 개수로 획득된 복수의 영상데이터에 포함된 그룹별 마커에 의한 이진화 정보를 검색하여 각 마커의 고유한 아이디로서 2차원 위치를 추출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.And retrieving the binarization information by the group-specific markers included in the plurality of image data obtained by the number corresponding to the number of groups of the optical markers, and extracting a two-dimensional position as a unique ID of each marker. 3D measurement data automatic alignment method using an optical marker. 제 21 항에 있어서, 상기 영상획득 수단에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 3차원 측정데이터를 획득하는 단계는,The method of claim 21, wherein the obtaining of the three-dimensional measurement data for a specific area of the measurement object to which the pattern pattern is projected by the image acquisition means, 상기 3차원 투영수단에서 무늬패턴을 투영하는때에 상기 마커 발생수단에서 광학식 마커가 발생되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.And the optical marker is not generated by the marker generating means when the pattern pattern is projected by the three-dimensional projection means. 제 21 항에 있어서, 상기 영상획득 수단에 의하여 획득된 2차원 영상과 3차원 측정데이터와의 관계로부터 마커의 3차원 위치를 추출하는 단계는,The method of claim 21, wherein the step of extracting the three-dimensional position of the marker from the relationship between the two-dimensional image and the three-dimensional measurement data obtained by the image acquisition means, 상기 영상획득 수단의 카메라 렌즈중심으로부터 2차원 영상데이터에서 임의의 3개 마커에 대한 좌표값과 일직선에 위치하는 3차원 측정데이터 상의 임의의 3차원 좌표값을 추정함에 의해서 해당 마커의 3차원 위치를 찾도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.The three-dimensional position of the marker is estimated by estimating the coordinate value for any three markers in the two-dimensional image data from the camera lens center of the image acquisition means and the arbitrary three-dimensional coordinate values on the three-dimensional measurement data located in a straight line. Automatic alignment of three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that made to find. 제 21 항에 있어서, 상기 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아서 각 측정데이터를 정렬시키는 단계는,The method of claim 21, wherein the step of aligning each measurement data by finding a relative position of the three-dimensional measurement data from the position of the marker by each of the three-dimensional measurement data, 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치도록 획득된 인접하는 3차원 측정데이터의 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하는 단계와,Searching for paired markers for each region of adjacent three-dimensional measurement data obtained to overlap each other from three-dimensional positions of the markers; 짝이 되는 마커에 의해 각 3차원 측정데이터의 정렬을 위한 위치 변환 행렬을 구하는 단계와,Obtaining a position transformation matrix for alignment of each three-dimensional measurement data by means of paired markers, 각 3차원 측정데이터 중 하나의 측정데이터를 기준좌표계로 하여 상기 구해진 위치 변환 행렬에 의해 각 측정데이터를 이동시켜 정렬하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.A method of automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker, comprising: moving and aligning each measurement data by the obtained position conversion matrix using one measurement data of each three-dimensional measurement data as a reference coordinate system. . 제 28 항에 있어서, 상기 3차원 측정데이터의 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하는 단계는,The method of claim 28, wherein the searching of the paired markers for each area of the 3D measurement data comprises: 마커의 공간상의 상대적인 3차원 위치 정보와 함께 마커 또는 마커 주위에서 평균 수직 벡터 정보를 이용하여 서로 일치되는 짝을 찾음으로써 인접한 측정 데이터를 찾도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.Automated three-dimensional measurement data using an optical marker characterized in that the adjacent measurement data is found by finding a matched pair using the average vertical vector information around the marker or the marker together with the relative three-dimensional positional information of the marker in space. How to sort. 제 28 항에 있어서, 상기 3차원 측정데이터의 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하는 단계는,The method of claim 28, wherein the searching of the paired markers for each area of the 3D measurement data comprises: 마커의 공간상의 상대적인 3차원 위치 정보와 함께, 3차원 데이터 중에서 마커 주위에 있는 추가적인 기준점을 선택하여 마커의 짝을 찾도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.A method of automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that to find a pair of markers by selecting an additional reference point around the marker among three-dimensional data with relative three-dimensional positional information of the marker. 제 28 항에 있어서, 상기 3차원 측정데이터의 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하는 단계는,The method of claim 28, wherein the searching of the paired markers for each area of the 3D measurement data comprises: 각각의 3차원 측정 데이터로부터의 마커 간의 상대적인 위치 정보를 이용하여 마커에 의해 형성되는 공간상의 3개의 점에 의해 삼각형을 형성하고, 삼각형의 변의 길이를 구하고, 각 변들을 내림차순으로 정렬하여 각 변의 길이 및 순서를 비교함으로써 마커의 짝을 찾을 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.Using the relative position information between the markers from each of the three-dimensional measurement data, a triangle is formed by three spatial points formed by the marker, the lengths of the sides of the triangle are obtained, and the sides are arranged in descending order, and the lengths of the sides are shown. And comparing the order to find the pairs of markers. 제 28 항에 있어서, 상기 하나의 3차원 측정데이터를 기준 좌표계로 하여 각 측정데이터를 이동시켜 정렬하는 단계는,The method of claim 28, wherein the step of moving and aligning each measurement data by using the one-dimensional measurement data as a reference coordinate system, 각 측정 데이터의 마커에 의해 형성되는 3개의 점에 의한 삼각형의 꼭지점 및 변의 정보를 기초로 기준좌표계의 삼각형을 기준으로 하여 꼭지점 위치를 일치시키는 변환을 수행하는 단계와,Performing a transformation of matching vertex positions on the basis of the triangle of the reference coordinate system based on the information of the vertices and sides of the triangle by three points formed by the markers of the respective measurement data; 일치된 꼭지점 위치를 공유하는 각각의 변을 일치시키는 회전변환을 수행하는 단계 및,Performing a rotation transformation to match each side sharing a matched vertex position; 일치하는 변을 회전축으로 하여 일치하는 변에 포함되지 않은 꼭지점을 기준좌표계의 꼭지점으로 회전시켜 각 삼각형을 일치시키는 단계를 포함하여 이루어진것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.A method of automatically aligning three-dimensional measurement data using an optical marker, comprising rotating a vertex not included in a matching side as a rotation axis to a vertex of a reference coordinate system to match each triangle. 제 21 항에 있어서, 상기 측정 대상물 표면 중 측정대상 전체 영역에 대해 구간 거리를 미리 알고 있는 복수 지점으로부터 복수의 2차원 영상을 획득하는 단계와, 상기 측정대상 전체 영역에 대한 복수의 2차원 영상정보와 미리 알고 있는 그 측정지점 간의 거리정보를 연산하여 각 마커의 3차원 위치를 산출하는 단계와, 상기 산출된 각 마커의 3차원 위치를 절대 좌표계로 설정하는 단계를 더 포함하여 이루어지고,22. The method of claim 21, further comprising: acquiring a plurality of two-dimensional images from a plurality of points on the surface of the object to be measured in advance with respect to the entire region to be measured; And calculating the three-dimensional position of each marker by calculating the distance information between the measurement points known in advance, and setting the calculated three-dimensional position of each marker to an absolute coordinate system. 상기 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아서 각 측정데이터를 정렬시키는 단계는, 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치도록 획득된 인접하는 3차원 측정데이터의 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하는 단계와, 짝이 되는 마커에 의해 각 3차원 측정데이터의 정렬을 위한 위치 변환 행렬을 구하는 단계와, 상기 구해진 위치 변환 행렬에 의해 각 측정데이터를 이동시켜 상기 절대 좌표계에 정렬하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬 방법.The step of aligning each measurement data by finding the relative position of the three-dimensional measurement data from the position of the marker by each of the three-dimensional measurement data, for each area of the adjacent three-dimensional measurement data obtained to overlap each other from the three-dimensional position of the marker Searching for a pair of markers; obtaining a position transformation matrix for aligning each of the three-dimensional measurement data by the paired markers; and moving each measurement data by the obtained position transformation matrix to the absolute coordinate system. Automatic alignment method of three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that comprising the step of aligning. 제 21 항에 있어서, 상기 영상 획득수단을 통해 영상데이터를 촬영한 다음 다른 영역을 촬영하기 위해 상기 마커 발생수단을 점등 제어할 때 이전에 촬영한 영역을 지시하는 광학식 마커를 주기적으로 반복 점멸하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.22. The apparatus of claim 21, wherein the optical marker indicating a previously photographed area is periodically blinked when the marker generating means is controlled to light up after photographing the image data through the image capturing means. 3D measurement data automatic alignment method using an optical marker, characterized in that. 제 22 항에 있어서, 상기 영상 획득수단을 통해 영상데이터를 촬영한 다음 다른 영역을 촬영하기 위해 상기 마커 발생수단을 점등 제어할 때 이미 촬영한 영역을 지시하는 광학식 마커와 아직 촬영하지 않은 영역을 지시하는 광학식 마커의 색상을 각기 다르게 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.23. The apparatus of claim 22, wherein an optical marker indicating an already photographed area and an area not yet photographed when photographing image data through the image capturing means and lighting the marker generating means in order to photograph another area are indicated. Automatic alignment method of the three-dimensional measurement data using the optical marker, characterized in that the control to generate different colors of the optical marker. 영상획득수단과 3차원 투영수단 및 마커 발생수단을 측정 대상물을 중심으로 각각 복수개 배열하는 단계와,Arranging a plurality of image acquisition means, three-dimensional projection means, and marker generating means, respectively, around the measurement object; 상기 복수의 마커 발생수단을 점멸 구동하여 광학식 마커가 측정 대상물의 표면에 투영되도록 하고, 상기 복수의 영상 획득 수단에서 광학식 마커가 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 각각 획득하는 단계와,Flashing the plurality of marker generating means to project the optical marker onto the surface of the measurement object, and obtaining a two-dimensional image of a specific area of the measurement object onto which the optical marker is projected by the plurality of image acquisition means; , 상기 복수의 3차원 투영수단에서 상기 측정 대상물의 표면에 무늬패턴이 투영되도록 하고, 상기 복수의 영상획득 수단에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 3차원 측정데이터를 각각 획득하는 단계 및;Causing the plurality of three-dimensional projection means to project the pattern on the surface of the measurement object, and acquiring three-dimensional measurement data for a specific area of the measurement object onto which the pattern pattern is projected by the plurality of image acquisition means; ; 상기 복수의 영상획득 수단에 의하여 획득된 각 2차원 영상과 3차원 측정데이터와의 관계로부터 각 마커의 3차원 위치를 추출하고, 각 3차원 측정데이터에 의한 마커의 위치로부터 각 3차원 측정 데이터의 상대적인 위치를 찾아서 각 측정데이터를 정렬하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.Extracting the three-dimensional position of each marker from the relationship between each two-dimensional image and the three-dimensional measurement data obtained by the plurality of image acquisition means, and from the position of the marker by each three-dimensional measurement data Automatic alignment method of the three-dimensional measurement data using an optical marker, characterized in that consisting of the steps of aligning each measurement data by finding a relative position. 영상획득수단과 3차원 투영수단 및 마커 발생수단을 측정 대상물을 중심으로 각각 복수개 배열하는 단계와,Arranging a plurality of image acquisition means, three-dimensional projection means, and marker generating means, respectively, around the measurement object; 상기 복수의 마커 발생수단을 점멸 제어하여 복수의 광학식 마커를 상기 기준물체에 투영함과 더불어 상기 복수의 영상획득수단과 3차원 투영수단을 제어하여 상기 기준물체에 대한 2차원 영상과 3차원 측정데이터를 각각 획득하고 이 획득된 각 2차원 영상과 3차원 측정데이터로부터 각 영역별 마커의 3차원 위치를 추출하며 이 추출된 마커의 3차원 위치로부터 상호 겹치는 영역별로 짝이 되는 마커를 검색하여 짝이 되는 마커에 의해 위치 변환 행렬을 구하는 캘리브레이션 단계와,By flashing the plurality of marker generating means to project a plurality of optical markers to the reference object, and to control the plurality of image acquisition means and three-dimensional projection means to control the two-dimensional image and three-dimensional measurement data for the reference object And extract the three-dimensional positions of the markers for each region from each of the obtained two-dimensional images and the three-dimensional measurement data, and search for the paired markers for each overlapping region from the three-dimensional positions of the extracted markers. A calibration step of obtaining a position transformation matrix by the markers to be used, 상기 복수의 영상 획득 수단에서 측정 대상물의 특정 영역에 대한 2차원 영상을 각각 획득함과 더불어, 상기 복수의 3차원 투영수단에서 상기 측정 대상물의 표면에 무늬패턴이 투영되도록 하고 상기 복수의 영상획득 수단에서 무늬패턴이 투영된 측정 대상물의 특정 영역에 대한 3차원 측정데이터를 각각 획득하는 단계 및,The plurality of image acquisition means respectively acquires a two-dimensional image of a specific area of the measurement object, and in the plurality of three-dimensional projection means such that a pattern pattern is projected on the surface of the measurement object, and the plurality of image acquisition means Acquiring three-dimensional measurement data for a specific area of the measurement object onto which the pattern pattern is projected at; 상기 3차원 측정데이터를 상기 캘리브레이션 단계에서 구해진 위치 변환 행렬에 의해 정렬하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.And aligning the three-dimensional measurement data by the position transformation matrix obtained in the calibration step. 제 37 항에 있어서, 상기 캘리브레이션 단계는, 측정 대상물에 대한 2차원 영상 및 3차원 데이터를 획득하기 이전에 매번 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.38. The method of claim 37, wherein the calibrating is performed every time before acquiring the two-dimensional image and the three-dimensional data of the measurement object. 제 37 항에 있어서, 상기 캘리브레이션 단계는, 최초 1회만 실시하고 다음 번 측정 대상물에 대한 3차원 측정 데이터를 정렬할 때도 최초 실시된 캘리브레이션 단계에서 구해진 위치 변환 행렬을 이용하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 마커를 이용한 3차원 측정 데이터 자동 정렬방법.38. The optical marker according to claim 37, wherein the calibration step is configured to use the position transformation matrix obtained in the first calibration step even when the first calibration is performed only once and the three-dimensional measurement data for the next measurement object is aligned. 3D measurement data automatic alignment method using.
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