KR20090005294U - 2차원 형상측정기를 이용한 3차원 형상측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 2차원 형상측정장치를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법으로서, 보다 상세하게는 2차원 형상측정장치를 회전장치에 부착하여 2차원 형상 측정기를 원하는 각도로 회전시켜 3차원 형상을 측정하기 위한 방법에 관한 것 이다

이를 위하여 본 고안은 2차원 형상측정기를 회전시키기 위한 회전장치와 상기 회전장치의 회전각을 알기 위한 각도측정 창치, 상기 2차원 형상 측정장치의 일점에 부착하여 측정장치를 취외 후 재설치시 형상 측정장치의 설치 기준점을 유관으로 확인할 수 있는 레이져 빔 포인트가 부착된 것으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다

2차원 형상측정, 3차원 형상측정, 2D 레이져 센서, 각도측정장치, 3차원 측정

Description

2차원 형상측정기를 이용한 3차원 형상측정 방법{The Method of 3-Dimensional Shape Detecting to use 2-Dimensional Shape Device}

본 고안은 2차원 형상측정기를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법으로서, 보다 상세하게는 2차원 형상측정기를 회전장치에 부착하여 2차원 형상 측정기를 필요 각도로 회전시켜 3차원 형상을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다

일반적으로 3차원 형상측정 방법은 고가의 3차원 형상 측정기를 사용하거나, 레이져 거리측정기의 광축에 45도 경사진 회전거울을 설치하여 거울의 회전각에 따른 대상물의 거리를 측정값을 바탕으로 대상 물체의 3차원 형상을 측정하거나, 2차원 형상측정기 2대를 사용하여 X좌표, Y좌표 방향으로 설치하고 측정 물체를 중심으로 상하로 틸팅(Tilting) 시키거나, 좌우로 회전(Panning) 시켜 이동한 각도에 따른 2차원 형상측정기 거리값을 바탕으로 3차원 형상측정 하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법은 3차원 형상측정기를 사용하면 장비의 가격이 현재 10배 정도로 고가이며, 레이져 거리측정기의 광축에 45도 경사진 회전거울을 설치할 경우 정밀하게 설치해야 하는 어려움이 있으며, 2차원 형상측정기 2대를 사용하는 방법은 구성이 복잡하며, 2차원 형상 측정기는 대부분 눈에 보이지 않는 레이져 파장을 이용하는 관계로 고장 수리등으로 센서를 취외 후 재 설치시 기준점 조정을 유관으로 확인할 수 없어 재 설치 후 기준점 좌표 확인을 실측으로 해야 하는 번거러움과, X축 Y축의 기준점의 변화가 발생시 오차가 커져 정확한 값을 측정할 수 없는 단점이 있다.

종래 기술의 문헌정보

(문헌1) 대한민국 특허 등록번호 10-0352612 ( 2002년8월30일 등록)

(문헌2) 대한민국 특허 등록번호 10-0199442 ( 1999년3월5일 등록)

본 고안은 2차원 형상측정기 1대를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법으로서, 보다 상세하게는 2차원 형상측정기를 회전장치에 부착하여 2차원 형상 측정기를 원하는 각도로 회전시켜 회전 각도에 따른 거리값과 회전각의 상관 관계를 이용하여 3차원 형상을 측정하고, 고장 수리등으로 2차원 형상 측정기를 취외 후 재 설치 시 장치의 기준점을 유관으로 확인할 수 있도록 구성하여 경제적이고 편리하게 사용 할 수 있는 2차원 형상측정기 1대로 3차원 형상을 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 2차원 형상측정기 1대를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법으로서, 보다 상세하게는 2차원 형상측정기를 일정각도로 회전시키기 위한 회전장치와 상기 회전장치의 회전각을 알기 위한 각도 측정장치, 2차원 형상측정기의 측정 거리값과 회전장치의 회전각의 상관 관계를 이용하여 3차원 형상을 연산 및 표시하는 컴퓨터, 상기 2차원 형상 측정장치의 일점에 부착하여 센서를 취외 후 재 설치 시 형상 측정장치의 기준점을 유관으로 확인할 수 있는 레이져 빔 포인트가 부착된 것으로 구성된 것에 특징이 있다.

본 고안은 2차원 형상측정기 1대를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법으로서, 고가의 3차원 형상측정기나, 2차원 형상 측정기를 X축과 Y축으로 2개를 사용하지 않고 측정하는 방법으로 매우 경제적이며, 형상 측정기를 수리등 기타의 사유로 재 설치시나 사용도중 유관으로 기준점을 확인할 수 있어 유지관리가 매우 쉽도록 하였다.

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 2차원 형상 측정장치의 설명도로서, 2차원 형상측정 장치는 2개의 독립적인 데이터를 제공하는데, 그 하나는 거리에 대한 출력 데이터이고, 또 하나는 각도에 대한 출력 데이터이다.

측정거리 데이터는 센서에서 발사된 레이져 빛이 물체를 맞고 돌아올 때 이에 대한 거리값을 알려주며, 각도에 대한 데이터는 센서의 내부에서 레이져 빔을 보낼 때, 각각의 빛은 굴절 미러를 통해 회전미러로 가게 되는데 이때 회전 미러는 각각의 빛이 각각의 빛이 발광과 수광시 정교한 회전각도로 제어되며 한 개의 레이져빔이 동작하는 주기를 일정각도로 제어함으로 각각의 레이져 빛은 일정한 각도를 가지게 되는 것이다.

대부분 2차원 형상측정 장치는 측정 각도는 100도에서 180도를 측정할 수 있고, 한 개의 레이져빔 각도는 최소 0.25도, 0.5도 또는 1도 각도로 측정할 수 있는데 0.5도 각도로 180도 스켄을 하면 360개의 거리값과 각도 값으로 2차원적인 형상 데 이터를 제공하게 된다.

일반적으로, 이러한 레이져 2차원 측정 장치를 이용하여 물체의 폭과 높이를 측정할 수 있는 장치로 널리 사용되고 있다.

도2는 2대의 2차원 형상측정 장치를 이용하여 3차원 형상을 측정하는 방법으로, X축에 X축 2차원 형상측정 장치(10)를 설치하고, Y축에 Y축 2차원 형상측정 장치(20)를 설치한다. X축 형상측정 장치(10)는 X축 회전 구동모터(11)를 일정 범위내 에서 회전시켜 X축의 일정 각도에서 피 측정면의 가로 격자선(31)을 만들고, Y축 형상측정 장치(20)는 Y축 회전 구동모터(11)를 일정 범위내 에서 회전시켜 Y축의 일정 각도에서 피 측정면의 세로 격자선(32)을 만들어 이 두개의 값을 가지고 3차원 형상을 만드는 방법을 보여주고 있다.

도3은 본 고안에 따른 3차원 형상검출 방법의 개략적인 개념을 도시한 평면도로서, 도2에 도시한 바와 같이 2차원 형상측정 장치의 피 측정면의 격자선을 중심축으로 회전시켜 측정하는 방법이 아니라, 피 측정 물체의 상부에 2차원 형상측정 장치의 중심축을 회전시켜 구동모터에 의해 일정 간격으로 회전한 회전각(6)의 값과, 회전 위치에서 측정한 2차원 형상 측정 장치(1)로 측정한 측정값을 조합하여 3차원 형상을 측정하는 방법을 나타내고 있다. 이때 180도를 0.5도 간격으로 1스켄( SCAN) 하는데 걸리는 시간은 수십 ㎳정도 소요된다.

도4는 본 고안에 따른 3차원 형상측정 장치의 적용 실시 예로서, 피 측정 물체의 상부에 2차원 형상검출 장치(1)를 설치하며, 형상 검출 장치의 중심축에 중심축을 회전시킬 수 있는 회전 구동모터(100)와, 구동 모터에 의해 2차원 형상측정 장치의 중심축이 회전한 회전각 측정을 위한 엔코더(110)가 설치된다.

또한, 2차원 형상측정 장치(1)의 일점에 측정장치를 취외 후 재 설치시 형상 측정장치의 설치 기준점을 유관으로 확인할 수 있는 레이져 빔 포인트가 부착된 것 으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다

이러한 구성에 있어서 회전 구동모터(100)는 2차원 형상측정 장치의 회전을 정확하게 제어할 수 있도록 스테핑 모터를 사용하고 속도를 제어할 수 있는 속도 제어장치가 부착되는 것이 좋다,

또한, 구동모터(100)에 의해 회전한 각도를 측정하는 엔코더(110)는 정전이나 고장등 원인으로 재 가동이나 재 설치 시 원점조정을 하지 않고 사용할 수 있도록 하기 위해 절대치형 엔코더를 사용하고, 측정 정밀도를 높이기 위해 분해 정도가 높은 로터리 엔코더를 사용하는 것이 좋다.

또한, 형상 측정장치의 설치 기준점을 유관으로 확인할 수 있도록 형상 측정장치에 부착하는 레이져 빔 포인트(120)는 십자형태(+)의 빛이 표시되는 것을 부착하는 것이 좋다.

도1은 2차원 형상측정 장치의 형상측정 개념도

도2는 종래의 2차원 형상측정 장치에 의한 3차원 형상측정개념도

도3은 본 고안에 따른 3차원 형상측정 방법의 개략적인 개념도

도4는 본 고안에 따른 3차원 형상측정 장치의 구성도

Claims (3)

1. 2차원 형상측정기를 사용하여 3차원 형상을 측정하기 위한 방법에 있어서,

   피 측정 물체의 상부에 위치한 2차원 형상검출 장치(1); 2차원 형상 측정 장치의 중심축을 회전시킬 수 있는 회전 구동모터(100); 구동 모터에 의해 2차원 형상측정 장치의 중심축이 회전한 각도 측정을 위한 엔코더(110);

   2차원 형상측정장치로 측정한 거리값과 엔코더로 측정한 회전각도, 구동모터를 제어할 수 있는 마이크로 프로세서가 탑재된 제어장치(200);로 이루진 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 2차원 형상검출 장치의 일점에 부착하여 측정장치를 취외 후 재 설치시 형상 측정장치의 설치 기준점을 유관으로 확인할 수 있는 레이져빔 포인트(120)가 부착된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 설치 기준점을 유관으로 확인할 수 있는 레이져빔 포인트(120)의 빛이 십자형태(+)로 표시되는 것을 부착한 3차원 형상 측정 장치.

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