KR200491661Y1 - Tof 카메라용 유효성 검증 장치 - Google Patents

Tof 카메라용 유효성 검증 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 TOF 카메라용 유효성 검증 장치에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 TOF 카메라용 유효성 검증 장치은 TOF 카메라가 로딩/언로딩되는 제1영역과 상기 TOF 카메라의 유효성 검증을 위한 검사가 진행되는 제2영역에서 각각 TOF 카메라를 지지하는 안착부와, 상기 안착부를 제1영역과 제2영역으로 번갈아 이동하는 인덱스 테이블을 포함하는 이송부; 및 상기 제2영역에 대하여 서로 다른 방향에 각각 배치되는 복수의 차트를 포함하는 타겟부;를 포함하고, 상기 안착부는 제1영역과 제2영역 내에 각각 복수의 TOF 카메라가 안착될 수 있도록 복수 마련되고, 상기 복수의 안착부는 서로 다른 방향에 각각 배치된 복수의 차트와 각각 마주할 수 있도록 회동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

TOF 카메라용 유효성 검증 장치{PERFORMANCE VALIDATION DEVICE FOR TOF CAMERA}
본 고안은 TOF 카메라용 유효성 검증 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캘리브레이션 공정을 완료한 TOF 카메라의 성능을 검증할 수 있는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치에 관한 것이다.
TOF(Time of Flight) 카메라는 소정 주파수로 변조(modulation)된 빛이 피사체에서 반사되어 되돌아 오는 과정에서 발생되는 위상(phase)의 지연 등을 이용하여 피사체를 탐지하는 것으로서, 지형측량 분야 또는 피사체의 자세제어 분야 등에 널리 이용되고 있다.
TOF 카메라의 동작원리를 살펴보면, TOF 카메라는 소정의 중심파장을 갖는 빛을 출사하는 광원을 포함하고 있으며, 그러한 광원에서 출사되는 빛을 소정 주파수로 변조시켜 탐지하는 피사체에 조사를 하게 된다. 이후 피사체에 조사된 빛은 반사되어 TOF 카메라로 되돌아 오게 되며, TOF 카메라는 내장된 센서를 이용하여 되돌아오는 빛을 검출하게 된다. 이 경우 TOF 카메라에서 출사되는 빛과 피사체에 반사되어 되돌아오는 빛의 위상을 대비하게 되면 피사체까지의 거리를 알 수 있게 된다.
이러한 TOF 카메라는 3차원 공간좌표와 2차원 이미지 좌표간의 파리미터 값을 구하는 보정(calibration) 과정과, 보정 과정을 완료한 후에 TOF 카메라의 유효성 검증을 위한 검사 과정을 거친 다음 납품된다.
종래기술에 따른 TOF 카메라의 유효성 검증 장치는, 제1위치에 배치된 소켓에 TOF 카메라를 로딩하고, TOF 카메라가 안착된 소켓을 제2위치로 이동하고, TOF 카메라로부터 제1거리(300mm)에 위치한 차트를 촬영하여 유효성 검증을 위한 1차 검사를 수행하고, 차트를 상기 제1거리와 상이한 제2거리(500mm)로 이동한 다음 TOF 카메라로 차트를 촬영하여 유효성 검증을 위한 2차 검사를 수행한 다음, 소켓을 제1위치로 이동하여 소켓에 안착된 TOF 카메라를 언로딩하도록 구성된다.
하지만, 이러한 종래의 검증 장치는 한 번의 전체 공정을 통해 한 개의 TOF 카메라 밖에 처리하지 못하는 문제와, 전체 각 개별 공정들이 순차적으로 진행되므로 각 개별 공정의 유휴시간이 증가함에 따라 시간당 생산량(UPH;Unit Per Hour)이 저하되는 문제가 있다.
특허문헌 1. 대한민국 공개특허 제10-2011-0011244호(2011.02.08)
따라서, 본 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로딩/언로딩 공정과 유효성 검증을 위한 검사 공정을 동시에 수행함으로써 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 TOF 카메라용 오차 보정 장치를 제공함에 있다.
또한, 서로 다른 거리 특성을 갖는 복수의 차트를 서로 다른 방향에 배치하고, TOF 카메라가 서로 다른 방향의 차트를 향해 회동할 수 있도록 구성함으로써, 장치의 공간 효율을 향상시킬 수 있는 TOF 카메라용 오차 보정 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, TOF 카메라가 로딩/언로딩되는 제1영역과 상기 TOF 카메라의 유효성 검증을 위한 검사가 진행되는 제2영역에서 각각 TOF 카메라를 지지하는 안착부와, 상기 안착부를 제1영역과 제2영역으로 번갈아 이동하는 인덱스 테이블을 포함하는 이송부; 및 상기 제2영역에 대하여 서로 다른 방향에 각각 배치되는 복수의 차트를 포함하는 타겟부;를 포함하고, 상기 안착부는 제1영역과 제2영역 내에 각각 복수의 TOF 카메라가 안착될 수 있도록 복수 마련되고, 상기 복수의 안착부는 서로 다른 방향에 각각 배치된 복수의 차트와 각각 마주할 수 있도록 회동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 타겟부는 상기 제2영역에 대하여 제1방향에 배치되는 제1차트와, 상기 제2영역에 대하여 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 배치되는 제2차트를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1차트와 제2차트는 TOF 카메라와의 거리가 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 타겟부는 상기 제1차트와 TOF 카메라의 이격 거리와 상기 제2차트와 TOF 카메라의 이격 거리 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있는 거리조절부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안착부는 TOF 카메라가 안착되는 소켓과, 상기 인덱스 테이블 상에서 상기 소켓을 회동 가능하게 지지하는 브라켓과, 상기 소켓을 회동시키는 회동구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안착부는 상기 차트에 대한 TOF 카메라의 위치를 정렬하기 위해 상기 인덱스 테이블에 지지된 소켓의 위치를 조정할 수 있는 무빙 스테이지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 고안에 따르면, 로딩/언로딩 공정과 유효성 검증을 위한 검사 공정을 동시에 수행함으로써 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 TOF 카메라용 오차 보정 장치가 제공된다.
또한, 서로 다른 거리 특성을 갖는 복수의 차트를 서로 다른 방향에 배치하고, TOF 카메라가 서로 다른 방향의 차트를 향해 회동할 수 있도록 구성함으로써, 장치의 공간 효율을 향상시킬 수 있는 TOF 카메라용 오차 보정 장치가 제공된다.
도 1은 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 사시도,
도 2는 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 주요 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 안착부의 발췌사시도,
도 4는 도 3에 도시된 안착부의 회동상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 평면 구성도,
도 6 및 도 7은 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 측면 구성을 나타낸 작용도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 제1실시예에 따른 TOF 카메라용 유효성 검증 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중, 도 1은 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 사시도, 도 2는 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 주요 구성을 나타낸 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 안착부의 발췌사시도, 도 4는 도 3에 도시된 안착부의 회동상태를 나타낸 사시도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치은 제1영역(a1)과 제2영역(a2)에 TOF 카메라(C)를 각각 위치시킬 수 있는 이송부(110) 및 상기 제2영역(a2)에 대하여 서로 다른 방향에 각각 배치되는 복수의 차트를 구비하는 타겟부(120);를 포함한다.
상기 이송부(110)는 TOF 카메라(C)가 로딩/언로딩되는 제1영역(a1)과 상기 TOF 카메라(C)의 유효성 검증을 위한 검사가 진행되는 제2영역(a2)에 각각 배치되는 안착부(112)와, 상기 제1영역(a1)과 제2영역(a2)의 안착부(112)를 각각 지지한 상태에서 상기 안착부(112)를 제1영역(a1)과 제2영역(a2)으로 번갈아 이동시킬 수 있도록 회전 구동하는 인덱스 테이블(Index table)(111)을 포함한다.
상기 안착부(112)는 TOF 카메라(C)가 안착되는 소켓(113)을 포함하며, 제1영역(a1)과 제2영역(a2) 내에 각각 복수의 TOF 카메라(C)가 배치될 수 있도록 복수 마련된다.
소켓(113)은 TOF 카메라(C)에 전원을 인가하고, TOF 카메라(C)에서 생성된 데이터를 외부로 출력하기 위해 TOF 카메라(C)에 전기적으로 접속할 수 있는 형태로 이루어진다.
상기 인덱스 테이블(111)은 복수의 안착부(112)를 제1영역(a1)과 제2영역(a2)으로 번갈아 위치시킬 수 있도록 일방향으로 180도씩 회전하거나, 케이블의 꼬임을 방지하기 위해 180도 정,역회전할 수 있다.
상기 타겟부(120)는 상기 제2영역(a2)에 대하여 제1방향에 배치되는 제1차트(120a)와, 상기 제2영역(a2)에 대하여 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 배치되는 제2차트(120b)를 포함하고, 상기 제1차트(120a)와 제2차트(120b)는 서로 다른 조건에서 유효성 검증이 이루어질 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 제1차트(120a)와 제2차트(120b)는 TOF 카메라(C)와의 이격거리가 서로 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 제1차트(120a)는 제2영역(a2)에 배치된 TOF 카메라(C)로부터 상측 방향으로 500mm의 거리 만큼 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 제2차트(120b)는 제2영역(a2)에 배치된 TOF 카메라(C)로부터 일측 방향으로 300mm의 거리만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1차트(120a)와 제2차트(120b)는 백색의 평판형 플레이트 또는 후면에 조명을 구비한 백색의 투광성 시트로 이루어지고, TOF 카메라(C)의 광축과 직교하도록 배치될 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.
상기 타겟부(120)는 상기 제2차트(120b)와 TOF 카메라(C)의 이격 거리 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있는 거리조절부(121)를 포함할 수 있다. 이러한 거리조절부(121)는 제2방향과 나란한 방향으로 배치되는 적어도 한 쌍의 가이드레일(121a)과, 상기 가이드레일(121a)에 이동 가능하게 결합되고 상기 제2차트(120b)를 지지하는 이송지지대(121b)를 포함하며, 이송지지대(121b)의 제2방향으로 이송하기 위한 구동력을 제공할 수 있는 구동모터를 더 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 상기 거리조절부(121)가 제2차트(120b)를 대상으로 TOF 카메라(C)와의 이격 거리를 조절하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상기 제1차트(120a)와 TOF 카메라(C)의 이격 거리를 조절하도록 구성되는 것도 가능할 것이다.
본 실시예에 따르면, 제1영역(a1)과 제2영역(a2)에 각각 2개의 안착부(112)가 배치됨에 따라 한 번의 공정으로 2개의 TOF 카메라(C)를 동시에 처리할 수 있으며, 상기 안착부(112)가 제1영역(a1)과 제2영역(a2)에 각각 배치됨에 따라 로딩/언로딩 공정과 TOF 카메라(C) 유효성 검증 공정이 동시에 수행될 수 있으므로, 시간당 생산량(UPH;Unit Per Hour)을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제2영역(a2) 내에 2개의 안착부(112)가 배치되고, 이러한 안착부(112)에 안착된 TOF 카메라(C)의 상측에 제1차트(120a)와 제2차트(120b)가 각각 배치되는 경우에는, 제1차트(120a)와 제2차트(120b) 간의 간섭을 방지하기 위해 제1차트(120a)의 폭과 제2차트(120b)의 폭을 합한 길이에 대응하는 크기의 공간이 요구되므로, 장치의 크기가 불필요하게 커지게 된다.
더욱이, 복수의 차트 간의 간섭을 방지하기 위해 제2영역(a2) 내에 위치한 안착부(112)들의 사이 간격을 크게 하는 경우, 인덱스 테이블(111)의 중심으로부터 멀어지면서 회전반경이 커짐에 따라 안착부(112)의 위치 제어에 대한 오차가 증가하게 되어, 위치 정밀도가 현저하게 낮아지는 문제가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 공간 효율을 향상시키기 위해, 제1방향으로 설정된 상측에 제1차트(120a)를 배치하고, 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 제2차트(120b)를 배치하되, 제2영역(a2) 내에 위치한 복수의 안착부(112)가 제1방향과 제2방향으로 회동하면서 서로 다른 방향에 위치한 제1차트(120a) 및 제2차트(120b)와 각각 마주할 수 있도록 구성함으로써, 장치의 부피를 최소화할 수 있다. 즉, 제2영역(a2) 내에서 TOF 카메라(C)를 지지하고 있는 안착부(112)가 제1방향의 제1차트(120a)를 대상으로 1차 검사를 수행하고, 제2방향으로 회동하여 제2방향의 제2차트(120b)를 대상으로 2차 검사를 수행할 수 있다.
또한, 제1영역(a1)에 위치한 복수의 안착부(112)들은 TOF 카메라(C)의 로딩/언로딩을 위해 상측을 향하도록 배치된다.
여기서, 상기 소켓(113)은 일측으로 회동한 상태에서 제1방향을 향하고, 타측으로 회동한 상태에서 제2방향을 향하도록 상기 브라켓(114)에 대하여 회동 가능하게 지지될 수 있다. 이를 위해, 상기 안착부(112)는 상기 인덱스 테이블(111) 상에서 상기 인덱스 테이블(111) 상에서 상기 소켓(113)을 회동 가능하게 지지하는 브라켓(114)과, 상기 소켓(113)을 회동시키는 회동구동부(115)를 포함하여 구성된다.
상기 회동구동부(115)는 서보 모터나 스테핑 모터와 같이 회동 각도의 제어가 가능한 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 브라켓(114)에는 소켓(113)의 회동각도를 제한하기 위한 스토퍼가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안착부(112)의 브라켓(114) 하부에는 X,Y,Z축 방향 이동과 X,Y,Z축 회전이 가능한 무빙 스테이지(116)가 마련될 수 있다. 이러한 무빙 스테이지(116)는 상기 타겟부(120)에 대한 TOF 카메라(C)의 위치를 정렬하기 위해 상기 인덱스 테이블(111) 상에서 소켓(113)을 지지하고 있는 브라켓(114)의 위치를 미세하게 조정할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
지금부터는 상술한 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
첨부도면 중, 도 5는 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 평면 구성도, 도 6 및 도 7은 본 고안 TOF 카메라용 유효성 검증 장치의 측면 구성을 나타낸 작용도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송부(110)의 인덱스 테이블(111) 상에는 TOF 카메라(C)의 로딩/언로딩이 이루어지는 제1영역(a1)과 유효성 검증을 위한 검사가 진행되는 제2영역(a2)에 각각 복수의 안착부(112)가 배치되고, 복수의 안착부(112)는 인덱스 테이블(111)이 180도씩 회전함에 따라 제1영역(a1)과 제2영역(a2) 사이에서 왕복하게 된다. 이와 같이, 제1영역(a1)과 제2영역(a2)에 각각 복수의 안착부(112)가 배치됨에 따라, 복수의 TOF 카메라(C)를 동시에 처리할 수 있다.
특히, 도 6에 도시된 바와 같이 타겟부(120)를 구성하는 제1차트(120a)는 제2영역(a2)으로부터 상측을 향하는 제1방향으로 소정간격 이격된 위치에 배치되고, 제2차트(120b)는 제2영역(a2)으로부터 일측을 향하는 제2방향으로 소정간격 이격된 위치에 배치된다. 이때, 제2영역(a2)에 위치한 TOF 카메라(C)는 제1차트(120a)를 향하도록 배치된 상태에서 TOF 카메라(C)에서 제1차트(120a)를 촬영한 영상이미지를 분석하여 측정된 값과 미리 저장된 기준값을 비교함으로써 제1차트(120a)의 이격 거리에 대한 TOF 카메라(C)의 유효성을 검증한다.
이어, 도 7에 도시된 바와 같이, 안착부(112)의 브라켓(114)에 회동 가능하게 지지된 소켓(113)이 회동구동부(115)의 구동에 의해 90도 회전하면, 소켓(113)에 지지된 TOF 카메라(C)가 제2방향에 위치한 제2차트(120b)와 마주하도록 배치된다. 이러한 상태에서 TOF 카메라(C)에서 제2차트(120b)를 촬영한 영상이미지를 분석하여 측정된 값과 미리 저장된 기준값을 비교함으로써 제2차트(120b)의 이격 거리에 대한 TOF 카메라(C)의 유효성을 검증한다.
즉, 본 실시예에 따르면, 제2영역(a2) 내에서 제1차트(120a)와 제2차트(120b)를 대상으로 2가지의 유효성 검증을 위한 검사를 수행할 수 있으므로, 장치의 공간 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제2영역(a2) 내에서 TOF 카메라(C)의 유효성 검증을 위한 검사가 종료된 이후에는, 도 6에 도시된 바와 같이 안착부(112)의 소켓(113)이 상측을 향하도록 회동시키고, 인덱스 테이블(111)을 180도 회전시켜 제2영역(a2)에서 유효성 검증을 위한 검사가 종료된 TOF 카메라(C)를 제1영역(a1)으로 이동시킨 다음, TOF 카메라(C)를 소켓(113)으로부터 언로딩하여 외부로 배출할 수 있다.
아울러, 공정 시간을 더욱 단축하기 위해, 상기 제2차트(120b)를 대상으로 한 검사가 종료된 이후 소켓(113)을 상측 방향으로 회동시키는 동작과, 상기 인덱스 테이블(111)을 180도 회전시키는 동작이 동시에 이루어지도록 하는 것도 가능할 것이다.
한편, 본 실시예에서는 제2영역(a2) 내에 위치한 복수의 안착부(112)가 동시에 제1차트(120a)를 향해 회동하거나, 제2차트(120b)를 향해 회동하는 것으로 설명하였으나, 상기 복수의 안착부(112)는 제2영역(a2) 내에서 서로 다른 방향의 차트와 마주할 수 있도록 회동하는 것도 가능할 것이다.
본 고안의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 실용신안등록청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 실용신안등록청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 고안의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:이송부, 111:인덱스 테이블, 112:안착부,
113:소켓, 114:브라켓, 115:회동구동부,
116:무빙 스테이지, 120:타겟부, 120a:제1차트
120b:제2차트, 121:거리조절부, 121a:가이드레일,
121b:이송지지대, C:TOF 카메라, a1:제1영역,
a2:제2영역

Claims (6)

  1. TOF 카메라의 로딩/언로딩을 위한 제1영역과 상기 TOF 카메라의 유효성 검증용 검사를 위한 제2영역에서 각각 복수의 TOF 카메라를 지지할 수 있도록 복수 마련되는 안착부와, 상기 안착부를 제1영역과 제2영역으로 번갈아 이동하는 인덱스 테이블을 포함하는 이송부; 및
    상기 제2영역 내에 위치하는 복수의 TOF 카메라에 대응하도록 복수 마련되고 서로 다른 방향으로 배치되는 복수의 차트를 포함하는 타겟부;를 포함하며,
    상기 복수의 안착부는 각각 회동 가능하게 구성되고, 상기 제1영역 내에서는 TOF 카메라의 로딩/언로딩을 위해 각각 상측을 향하도록 회동하고, 상기 제2영역 내에서는 복수의 차트를 순차적으로 마주할 수 있도록 단계적으로 회동하는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 타겟부는 상기 제2영역에 대하여 제1방향에 배치되는 제1차트와, 상기 제2영역에 대하여 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 배치되는 제2차트를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1차트와 제2차트는 TOF 카메라와의 거리가 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 타겟부는 상기 제1차트와 TOF 카메라의 이격 거리와 상기 제2차트와 TOF 카메라의 이격 거리 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있는 거리조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 안착부는 TOF 카메라가 안착되는 소켓과, 상기 인덱스 테이블 상에서 상기 소켓을 회동 가능하게 지지하는 브라켓과, 상기 소켓을 회동시키는 회동구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 차트에 대한 TOF 카메라의 위치를 정렬하기 위해 상기 인덱스 테이블에 지지된 소켓의 위치를 조정할 수 있는 무빙 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 카메라용 유효성 검증 장치.
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