KR20090017748A - 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법 - Google Patents

비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090017748A
KR20090017748A KR1020070082130A KR20070082130A KR20090017748A KR 20090017748 A KR20090017748 A KR 20090017748A KR 1020070082130 A KR1020070082130 A KR 1020070082130A KR 20070082130 A KR20070082130 A KR 20070082130A KR 20090017748 A KR20090017748 A KR 20090017748A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanning
gantry robot
measurement object
dimensional
measurement
Prior art date
Application number
KR1020070082130A
Other languages
English (en)
Inventor
이정환
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020070082130A priority Critical patent/KR20090017748A/ko
Publication of KR20090017748A publication Critical patent/KR20090017748A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9515—Objects of complex shape, e.g. examined with use of a surface follower device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비한 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물에 대한 스캐닝 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비하는 비접촉식 3차원 형상 계측 장치에서 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 스캐닝 시작위치로부터 피계측물이 검출되기 전까지의 영역에서는 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇을 상대적으로 빠르게 이동시키면서 스캐닝을 수행하여 피계측물의 검출 여부를 검사한 후, 피계측물이 존재하는 영역에서는 겐트리 로봇을 3차원 형상 계측에 필요한 정상 속도로 이동시키면서 피계측물에 대한 정밀 스캐닝을 수행하도록 함으로써, 피계측물이 존재하지 않는 영역에서의 불필요한 스캐닝 동작을 방지시켜 효율적인 스캐닝을 수행할 수 있도록 한다.
Multi-LVS, 3차원, 피계측물, 3차원 형상, 곡판, 선박, 스캐닝

Description

비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법{METHOD FOR SCANNING IRON PLATES FORMED ROUND IN MULTI LASERS VISION SYSTEM}
본 발명은 멀티 레이져 비젼 시스템(Multi Laser Vision System: MLVS)을 이용한 3차원 형상 계측 방법에 관한 것으로, 특히 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비한 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 선박에 사용되는 곡판 부재 등의 피계측물에 대한 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 수행 시 피계측물이 존재하는 영역에서만 멀티 레이져 비젼 시스템을 이용한 스캐닝 동작이 수행되도록 하여 보다 효율적으로 스캐닝을 수행할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 선박의 외부 패널은 추진저항을 감소시켜 수중을 효율적으로 항해하도록 하기 위해 복잡한 3차원 형상의 곡면을 가지는 약 10mm 내지 40mm 두께의 곡판부재로 구성되며, 이러한 곡면의 외부 패널을 형성하기 위해서는 일반적으로 선형 가열이라고 하는 가공법을 통해 가스 버너 등을 이용하여 강판의 표면을 국부적으로 가열해서 발생되는 소성변형으로 인한 강판의 면외각 변형 또는 면내수축변형을 통해 원하는 3차원 목적 형상으로 가공하고 있다.
또한, 위와 같이 가공되는 선박의 곡판 부재에 대해서는 원하는 형태로 정확 한 가공이 되었는지 여부에 대한 계측이 필요한데, 종래 이러한 선박의 곡판 부재의 계측 및 제작에는 줄자, 수공구, 나무재질의 상형곡형 등을 이용한 사람에 의한 계측이 수행되고 있어 선박의 곡판 부재 계측 및 목형제작에 많은 시간이 소요되며, 계측에 대한 정확성도 떨어지는 등 많은 어려움이 있었다.
특히, 선박의 선수미 부분에 사용되는 곡판 부재는 그 형상이 더욱 다양하여 부위별로 사전 제작된 나무 재질의 상형곡형을 이용하여 가공하고, 계측하게 되는데, 상기 상형곡형의 재질이 대부분 나무로 제작되며 원하는 곡면 형상 부재로의 정확한 가공을 위해 하나의 곡판 부재가 완성될 때까지 다수번 반복적으로 사용됨에 따라, 온도, 습도에 의한 환경변화, 작업자의 관리 소홀 등과 같은 여러 가지 주변 요인에 의하여 소성변형이 일어나게 되어 형상 오차가 유발되는 등, 정확한 가공 및 계측이 어려운 문제점이 있었다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 본원 출원인에 의해 출원된 특허 출원 번호 제2007-034902호 "로봇기반 멀티 레이져 비젼 시스템의 자동 캘리브레이션 방법"에는 작업자에 의해 가공된 곡판 부재를 비접촉 방식으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 멀티 레이져 비젼 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측방법에 관해 기술하고 있다. 상기 출원된 멀티 레이져 비젼 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측 장치에서는 정해진 레일을 따라 이동하는 다수의 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇(gantry robot)이 하부에 놓여지는 곡판 부재에 대해 스캐닝(scanning)을 수행하여 3차원 형상 계측을 수행하도록 하고 있다.
그러나, 위 제안된 시스템에서는 곡판 부재에 대한 3차원 형상 계측 시 겐트 리 로봇이 도 1에서 보여지는 바와 같이 레일(rail)(210)을 따라 곡판 부재(206)가 존재하는 영역 뿐만 아니라 곡판 부재(206)가 놓여지는 겐트리 로봇 바닥 플레이트(bottom plate)(208)내 스캐닝 시작위치(L1)로부터 스캐닝 종료위치(L2)까지 전체를 스캐닝하도록 되어 있어 곡판 부재가 존재하지 않은 영역에서의 불필요한 스캐닝작업으로 인한 스캐닝 시간이 많이 소요되며, 스캐닝된 데이터 처리속도 또한 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비한 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 선박에 사용되는 곡판 부재 등의 피계측물에 대한 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 수행 시 피계측물이 존재하지 않은 영역에서의 스캐닝에 따른 스캐닝 시간 증가 및 처리 속도 저하의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 빠른 스캐닝으로 피계측물이 존재하는 영역을 검출한 후, 피계측물이 존재하는 영역에서만 멀티 레이져 비젼 시스템을 이용한 스캐닝 동작이 수행되도록 하여 보다 효율적으로 스캐닝을 수행할 수 있도록 하는 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명은 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇 하부 바닥 플레이트에 놓여지는 피계측물에 대한 3차원 스캐닝 방법으로서, (a)상기 피계측물에 대한 3차원 형상 계측 명령이 있는 경우, 상기 겐트리 로봇을 상기 바닥 플레이트상 스캐닝 시작 위치로 이동시키는 단계와, (b)상기 스캐닝 시작 위치로부터 상기 피계측물이 검출될 때까지의 상기 바닥 플레이트상 제1 영역에서는 상기 겐트리 로봇을 상대적으로 빠른 제1 속도로 이동시키면서 스캐닝을 수행하는 단계와, (c)상기 피계측물의 검출 시 상기 피계측물이 존재하는 제2 영역에서는 상기 겐트리 로봇을 상대적으로 느린 제2 속도로 이동시키면서 상기 피계측물에 대한 3차원 스캐닝을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비하는 비접촉식 3차원 형상 계측 장치에서 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 스캐닝 시작위치로부터 피계측물이 검출되기 전까지의 영역에서는 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇을 상대적으로 빠르게 이동시키면서 스캐닝을 수행하여 피계측물의 검출 여부를 검사한 후, 피계측물이 존재하는 영역에서는 겐트리 로봇을 3차원 형상 계측에 필요한 정상 속도로 이동시키면서 피계측물에 대한 정밀 스캐닝을 수행하도록 함으로써, 피계측물이 존재하지 않는 영역에서의 불필요한 스캐닝 동작을 방지시켜 보다 효율적인 스캐닝을 수행할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 구체적인 핵심 기술요지를 살펴보면, 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 스캐닝 시작위치로부터 피계측물이 검출되기 전까지의 영역에서는 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇을 상대적으로 빠르게 이동시키면서 스캐닝을 수행하여 피계측물의 검출 여부를 검사한 후, 피계측물이 존재하는 영역에서는 겐트리 로봇을 3차원 형상 계측에 필요한 정상 속도로 이동시키면서 피계측물에 대한 정밀 스캐닝을 수행시키는 기술을 통해 본 발명에서 이루고자 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비하는 비접촉식 3차원 형상 계측 장치의 사시도를 도시한 것이다.
이하, 위 도 2를 참조하면, 선박의 곡판 부재에 대한 3차원 형상 계측을 수행하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치는, 피계측물인 곡판 부재(206)가 놓여지는 바닥 플레이트(plate)(208) 양측에 일정한 길이의 레일(rail)(210)이 형성되어 있으며, 상기 레일(210)의 상부에는 상기 레일(210)을 따라 전후로 이동할 수 있는 겐트리 형상의 로봇(200)이 형성된다.
위와 같은, 겐트리 로봇(200)의 Y축 사각빔의 하부면에는 피계측물인 곡판 부재(206)의 3차원 형상을 스캐닝하기 위한 멀티 레이져 비젼 시스템(202)이 배치된다. 멀티 레이져 비젼 시스템(202)은 레이져빔(205)을 출사하는 레이져빔 출사부(204)와 피계측물(206)에 조사되어 나타나는 레이져빔 영상을 촬영하는 CCD 카메라(도시되지 않음)로 구성되는 레이져 비젼 시스템이 다수개가 조합된 레이져 비젼 시스템을 의미하는 것으로, 위 3차원 형상 계측장치에서는 4개의 레이져 비젼 시스템을 등간격으로 일렬 배치되도록 하여 상대적으로 면적이 큰 피계측물인 선박 등의 곡판 부재(206)를 3차원 스캐닝하는 데에도 어려움이 없도록 하였다.
이러한 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비하는 비접촉식 3차원 형상 계측 장치에서는 상기 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208) 상에 3차원 형상 계측이 필요한 피계측물 즉, 선박의 곡판 부재(206)가 놓여지는 경우 겐트리 로봇(200)이 상기 레일(210)을 따라 전후로 이동하면서 겐트리 로봇(200)에 장착된 멀티 레이져 비젼 시스템(202)에서 레이져빔을 이용하여 피계측물(206)의 3차원 형상을 스캐닝하고, 이와 같이 스캐닝된 영상 데이터를 통해 피계측물(206)의 3차원 형상을 계측하게 된다.
또한, 겐트리 로봇(200)의 Y축 사각빔의 중앙에는 곡판 부재(206)로의 가공이 필요한 1차 냉간가공 부재에 대해 원하는 곡면으로의 가공을 수행하기 위한 열가공 로봇(212)이 Y축 사각빔을 따라 이동 가능하게 배치된다. 상기 열가공 로봇(212)은 선박 등의 곡판 부재로 사용될 냉간가공 부재에 대해 선형 가열을 통해 원하는 모양의 곡판 부재로의 가공을 수행하며, 필요에 따라서는 작업자에 의해 1차 가공된 곡판 부재에 대한 3차원 형상 계측 결과에 기반하여 정확한 곡판 부재로 형성시키기 위한 2차 가공을 수행할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비한 비접촉식 3차원 형상 계측 장치의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.
이하, 위 도 3을 참조하여 본 발명의 3차원 계측 장치 각 구성요소에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 멀티 레이져 비젼 시스템(202)은 비젼 제어부(224)와 3차원 계측부(222)와 4개의 레이져빔 출사부(204)와 CCD 카메라(220)로 구성된다.
비젼 제어부(224)는 제어부(238)로부터 3차원 형상 계측 수행을 명령하는 제어 데이터가 인가되는 경우 레이져빔 출사부(204)와 CCD 카메라(220), 3차원 계측부(222)를 제어하여 피계측물(206)에 대한 3차원 형상 계측이 수행되도록 제어한다.
레이져빔 출사부(204)는 레이져 다이오드(laser diode)로 구성되어 피계측물인 곡판 부재(206)로 레이져빔(205)을 출사시키며, CCD 카메라(220)는 레이져빔 출사부(204)와 동일 직선상 일정 거리 후면에 이격 설치되어 레이져빔 출사부(204)로부터 조사된 레이져빔이 피계측물인 곡판 부재(206) 표면에 형성하는 레이져빔 영상을 촬영한다.
3차원 계측부(222)는 영상처리부(250), 캘리브레이션부(252), 통신메시지부(254), 데이터 필터링부(256)를 포함하여 CCD 카메라(220)로부터 촬영되는 피계측물(206)을 스캐닝한 레이져빔 영상을 입력받아 피계측물(206)에 대한 3차원 계측을 수행한다.
영상처리부(250)는 피계측물(206)을 스캐닝한 레이져빔 영상이 입력되는 경우 입력된 영상의 빠른 특징 추출을 위하여 상기 입력영상을 이진화 처리한다. 캘리브레이션부(252)는 상기 이진화된 레이져빔 영상으로부터 레이져빔 영상 각 픽셀에 대한 겐트리 로봇 좌표계의 영상좌표 데이터를 계산하고, 이를 사전 캘리브레이션에 의해 도출된 투영행렬식으로 연산하여 절대좌표계의 영상좌표 데이터로 변환한다. 데이터 필터링부(256)는 피계측물(206)을 스캐닝한 레이져빔 영상으로부터 피계측물외 피계측물을 고정하기 위해 사용된 반목 등으로부터 스캐닝 입력된 영상을 필터링하여 제거시킨다.
3D 모델링부(226)는 제어부(238)의 제어에 따라 3차원 계측부(222)로부터 입력되는 피계측물(206)에 대한 3차원 계측 데이터를 입력받아 레이져빔 영상 각 픽셀에 대한 공간 좌표값을 계산하여 피계측물(206)의 3차원 형상 모델링을 수행한다.
곡면 비교부(228)는 선박 등의 곡판 부재로 사용될 냉간 가공 부재 등과 같은 피작업물에 대한 열가공 작업이 진행되는 경우, 3D 모델링부(226)로부터 3D 모델링된 열가공 피작업물의 3차원 형성 모델링 데이터와 피작업물에 대해 미리 저장된 3차원 CAD 곡면(230)의 데이터를 비교하여 곡면 비교 결과를 출력시킨다. 가열선 생성부(232)는 상기 곡면 비교부(228)로부터의 곡면 비교결과에 따라 피작업물에 대한 가열선 정보를 생성하여 겐트리 제어부(234)로 제공한다.
겐트리 제어부(234)는 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208)에 3차원 계측이 요구되는 피계측물인 곡판 부재(206)가 놓여지는 경우, 또는 선박 등의 곡판 부재 로 형성을 위해 열가공이 필요한 피작업물이 놓여지는 경우 제어부(238)에 제어에 따라 겐트리 로봇(200)을 구동하여 피계측물(206)에 대한 스캐닝 동작 또는 피작업물에 대한 열가공 동작을 위해 겐트리 로봇(200)의 전/후 이동 제어를 수행한다.
겐트리 로봇(200)은 피계측물(206)의 3차원 형상을 스캐닝하기 위한 멀티 레이져 비젼 시스템(202)과, 열가공이 필요한 피작업물에 대한 고주파 열가공을 수행하는 열가공 로봇(212)이 배치되는 겐트리 형상의 로봇으로, 피계측물(206)에 대한 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 동작시 또는 피작업물에 대한 열가공 수행 시 겐트리 제어부(234)에 의해 제어되어 상기 레일(210)을 따라 전/후 이동을 수행하게 된다.
고주파 가열부(236)는 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208)에 선박 등에 필요한 곡판 부재로의 가공이 요구되는 냉간가공 부재 등의 피작업물이 놓여지는 경우 제어부(238)의 제어에 따라 열가공 로봇(212)을 구동하여 피작업물에 대한 선형/삼각 가열이 가능하도록 제어한다.
열가공 로봇(212)은 겐트리 로봇(200)의 Y축 사각빔의 중앙에서 이동 가능하게 설치되며 고주파 가열부(236)에 의해 구동되어, 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208)에 놓여지는 선박 등의 곡판 부재로 사용될 냉간 가공 부재 등과 같은 피작업물에 대해 선형 가열을 통해 원하는 모양의 곡판 부재로의 가공을 수행한다.
메모리부(240)는 3차원 형상 계측 장치의 동작을 제어하기 위한 동작 제어 프로그램을 저장하며, 제어부(238)에 의해 3차원 형성 계측 장치의 전반적인 동작이 수행될 때 처리되는 데이터를 소정의 미리 설정된 영역에 일시 저장한다.
제어부(238)는 메모리부(240)에 저장된 동작 프로그램에 따라 피계측물(206)에 대한 3차원 계측 및 곡판 부재로의 가공에 필요한 3차원 형상 계측 장치 각 부에 대한 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(238)는 이미 가공된 곡판 부재(206)에 대한 3차원 계측이 요구되는 경우에는 겐트리 제어부(234)를 제어하여 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208) 상에 3차원 형상 계측을 위해 놓여진 피계측물(206)에 대해 겐트리 로봇(200)이 레일(210)을 따라 전/후로 이동하면서 겐트리 로봇(200)에 장착된 멀티 레이져 비젼 시스템(202)에서 레이져빔(205)을 이용하여 피계측물인 곡판 부재(206)의 3차원 형상을 계측하도록 제어한다.
또한, 제어부(238)는 냉간가공 부재 등에 대해 선박 등에 필요한 곡판 부재로의 가공이 요구되는 경우에는 고주파 가열부(236)를 제어하여 레일(210) 사이의 바닥 플레이트(208) 상에 놓여진 냉간가공 부재에 대해 열가공 로봇(212)이 선형 가열을 통해 원하는 3차원 형상으로 가공하도록 제어하게 된다. 이때 제어부(238)는 상기 열가공 로봇(212)을 제어하여 선박 등의 곡판으로 사용될 냉간가공 부재에 대해 선형 가열을 통해 원하는 모양의 곡판 부재로의 가공을 수행하며, 필요에 따라서는 작업자에 의해 1차 가공된 곡판부재에 대한 3차원 계측 결과에 기반하여 정확한 곡판 부재로 형성시키기 위한 2차 가공을 수행할 수도 있다.
표시부(242)는 피계측물(206)에 대한 3차원 계측 수행 시 상기 3차원 계측부(222)에서 모델링되는 피계측물에 대한 3차원 형상을 화면으로 표시하여 작업자가 피계측물(206)에 대한 3차원 형상 모델링 동작을 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
조작 패널부(244)는 3차원 형상 계측장치의 각종 동작을 명령하기 위한 명령 입력 수단으로, 다수의 숫자키 또는 기능키를 구비하여 작업자가 입력하는 각종 동작 명령에 대한 키데이터를 제어부(238)로 인가시킨다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 레이져 비젼 시스템에서 곡판 부재에 대한 효율적인 스캐닝 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 선박 등에 사용되도록 가공된 곡판 부재(206)에 대해 정확한 3차원 형상 계측을 위해 본 발명의 3차원 형상 계측장치를 이용하고자 하는 경우 사용자는 가공된 곡판 부재를 3차원 형상 계측장치의 겐트리 로봇(200) 바닥 플레이트(208)의 적정한 위치에 올려놓은 후, 조작 패널부(244)를 통해 3차원 형상 계측을 명령하게 된다.
그러면 3차원 형상 계측 장치의 제어부(238)는 겐트리 로봇 바닥 플레이트(208)에 놓여진 피계측물인 곡판 부재(206)에 대한 3차원 형상 계측 명령이 입력되는 경우, (S400)단계에서 이에 응답하여 (S402)단계로 진행해서 멀티 레이져 비젼 시스템(202)을 바닥 플레이트의 스캐닝 시작 위치에 정렬되도록 제어한다.
이에 따라, 겐트리 로봇(200)은 레일(210)을 따라 전/후 이동하면서 멀티 레이져 비젼 시스템(202)이 곡판 부재(206)가 놓여진 바닥 플레이트(208)의 스캐닝 시작 위치에 정렬되도록 한다.
위와 같이, 멀티 레이져 비젼 시스템(202)이 겐트리 로봇 바닥 플레이트(208)의 스캐닝 시작위치(L1)에 정렬이 완료되는 경우 제어부(238)는 (S404)단계에서 멀티 레이져 비젼 시스템(202)을 통한 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝이 시작 되도록 제어한다.
이에 따라 위와 같은 제어명령에 따라 겐트리 로봇(200)이 상기 스캐닝 시작위치(L1)로부터 레일(210)을 따라 이동하게 되며, 겐트리 로봇(200)에 장착된 멀티 레이져 비젼 시스템(202)은 상기 겐트리 로봇(200)의 이동에 따라 레이져 빔을 통해 겐트리 바닥 플레이트(208)에 놓여진 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝을 수행하게 된다.
한편, 위와 같은 멀티 레이져 비젼 시스템(202)을 이용한 곡판 부재(206)와 같은 피계측물의 스캐닝에 있어서 이전에는 피계측물의 크기에 관계없이 겐트리 로봇(200)이 레일(210)을 따라 겐트리 로봇 바닥 플레이트(208)의 스캐닝 시작위치(L1)부터 스캐닝 종료위치(L2)까지 이동하면서 피계측물을 포함한 전체 바닥 플레이트(208)를 스캐닝하도록 되어 있어 피계측물의 스캐닝 시간이 많이 소요되며, 데이터 처리속도 또한 늦어지는 문제점이 있었음은 전술한 바와 같다.
이에 따라 본 발명에서는 멀티 레이져 비젼 시스템(202)에 의한 스캐닝을 수행하는 겐트리 로봇(200)을 곡판 부재(206)가 검출될 때까지 상대적으로 빠른 속도로 레일(210)을 따라 이동시키면서 스캐닝을 수행하도록 제어하고, 곡판 부재(206)가 검출되는 영역에서만 3차원 형상 계측을 위해 필요되는 정상적인 속도로 정밀 스캐닝을 수행하도록 한 후, 곡판 부재(206)에 대한 정밀 스캐닝이 완료되는 경우에는 스캐닝 동작을 더 이상 수행하지 않도록 한다.
즉, 도 5에서 보여지는 바와 같이, 겐트리 로봇의 바닥 플레이트(208)상 스캐닝 시작위치(L1)로부터 곡판 부재(206)가 검출되기 전까지의 제1영역(500)에서는 상대적으로 빠른 속도로 스캐닝을 수행하도록 하며, 곡판 부재(206)가 존재하는 영역에서는 곡판 부재(206)에 대한 정밀 스캐닝을 수행한 후, 곡판 부재(206)에 대한 정밀 스캐닝이 완료 후, 곡판 부재(206)가 끝나는 위치(L1')부터 스캐닝 종료 위치(L2)까지 곡판 부재(206)가 존재하지 않은 바닥 플레이트(208)상 제2영역(502)에서는 더 이상 스캐닝이 수행되지 않도록 함으로써 보다 효율적인 스캐닝이 수행되도록 하는 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 제어부(238)는 (S404)단계에서 멀티 레이져 비젼 시스템(202)이 장착된 겐트리 로봇(200)을 레일(210)을 따라 상대적으로 빠른 속도(6∼8m/min)로 이동시키면서 바닥 플레이트(208)에 대한 스캐닝을 시작하면서, (S406)단계에서 레일(210)상 일정 거리 간격마다 곡판 부재(206)가 검출되는지 검사하게 된다. 상기 곡판 부재(206)의 검출 여부를 검사하는 레일(210) 상 일정 거리는 예를 들어 1mm ~ 30mm 범위로 설정될 수 있다. 상기 일정 거리가 1mm 보다 작으면 측정 시간이 너무 오래 걸리고, 30mm 보다 크면 측정 정밀도가 떨어지게 된다.
이때, 상기 검사결과 바닥 플레이트(208)상 곡판 부재(206)가 검출되는 것으로 검사되는 경우 제어부(238)는 (S406)단계에서 이에 응답하여 (S408)단계로 진행해서 겐트리 로봇(200)의 이동을 중지시키고, 상기 레일(210)상 스캐닝 시작 위치(L1) 방향으로 일정 거리만큼 이동되도록 한다. 이때 상기 겐트리 로봇(200)이 스캐닝 시작 위치 방향으로 이동되는 일정 거리는 곡판 부재(206)의 검출 여부를 측정하는 레일(210)상 거리의 다섯 배 이하로 설정한다. 즉, 예를 들어 곡판 부 재(206)의 검출 여부가 레일(210)상 10mm 거리 간격마다 검사되는 경우라면, 곡판 부재(206)가 검출되는 시점에 겐트리 로봇(200)이 레일(210)상 50mm 거리만큼 뒤로 이동되도록 하는 것이다.
이어, 제어부(238)는 (S410)단계에서 바닥 플레이트(208) 상 곡판 부재(206)가 검출되어 일정거리 뒤로 이동된 위치로부터는 겐트리 로봇(200)을 곡판 부재(206)에 대한 3차원 형상 계측을 위해 필요되는 상대적으로 낮은 속도(1.0∼2m/min)로 스캐닝 종료 위치(L2) 방향으로 이동시키면서 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝이 수행되도록 제어한다.
위와 같이 곡판 부재(206)에 대한 레이져빔 스캐닝이 수행되는 경우 제어부(238)는 (S412)단계로 진행하여 멀티 레이져빔 시스템(202)의 3차원 계측부(222)를 통해 곡판 부재의 3차원 형상 계측 결과를 저장한다.
이어, 제어부(238)는 (S414)단계에서 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝이 완료되는지 여부를 검사한다. 이때 위 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝 완료 여부는, 곡판 부재(206)의 스캐닝 영상 데이터와 곡판 부재(206)가 없는 바닥 플레이트(208)의 스캐닝 영상 데이터의 차이점을 이용하여 쉽게 인지 가능하며, 이와 같이 곡판 부재(206)에 대한 스캐닝이 완료되는 경우 제어부(238)는 (S416)단계로 진행해서 곡판 부재(206)에 대한 3차원 형상 계측 동작을 중지하여, 곡판 부재(206)가 더 이상 존재하지 않는 바닥 플레이트 영역(502)에서의 스캐닝이 불필요하게 진행되지 않도록 제어한다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 멀티 레이져 비젼 시스템을 구비하는 비접 촉식 3차원 형상 계측 장치에서 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 스캐닝 시작위치로부터 피계측물이 검출되기 전까지의 영역에서는 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇을 상대적으로 빠르게 이동시키면서 스캐닝을 수행하여 피계측물의 검출 여부를 검사한 후, 피계측물이 존재하는 영역에서는 겐트리 로봇을 3차원 형상 계측에 필요한 정상 속도로 이동시키면서 피계측물에 대한 정밀 스캐닝을 수행하도록 함으로써, 피계측물이 존재하지 않는 영역에서의 불필요한 스캐닝 동작을 방지시켜 효율적인 스캐닝을 수행할 수 있게 된다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 종래 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 3차원 스캐닝을 위한 겐트리 로봇 이동 거리 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 비접촉식 3차원 형상 계측장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시 적용되는 비접촉식 3차원 형상 계측장치의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 3차원 스캐닝 동작 제어 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 3차원 스캐닝을 위한 겐트리 로봇 이동 거리 예시도.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
200 : 겐트리 로봇 220 : CCD 카메라
202 : MLVS 204 : 레이져빔 출사부
222 : 3차원 계측부 224 : 비젼 제어부
226 : 3D 모델링부 228 : 곡면 비교부
232 : 가열선 생성부 234 : 겐트리 제어부
236 : 고주파 가열부 250 : 영상처리부
252 : 캘리브레이션부 256 : 데이터 필터링부

Claims (9)

  1. 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 멀티 레이져 비젼 시스템이 장착된 겐트리 로봇 하부 바닥 플레이트에 놓여지는 피계측물에 대한 3차원 스캐닝 방법으로서,
    (a)상기 피계측물에 대한 3차원 형상 계측 명령이 있는 경우, 상기 겐트리 로봇을 상기 바닥 플레이트상 스캐닝 시작 위치로 이동시키는 단계와,
    (b)상기 스캐닝 시작 위치로부터 상기 피계측물이 검출될 때까지의 상기 바닥 플레이트상 제1 영역에서는 상기 겐트리 로봇을 상대적으로 빠른 제1 속도로 이동시키면서 스캐닝을 수행하는 단계와,
    (c)상기 피계측물의 검출 시 상기 피계측물이 존재하는 제2 영역에서는 상기 겐트리 로봇을 상대적으로 느린 제2 속도로 이동시키면서 상기 피계측물에 대한 3차원 스캐닝을 수행하는 단계
    를 포함하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    (b1)상기 스캐닝 시작 위치로부터 상기 바닥 플레이트를 따라 상기 겐트리 로봇을 상기 제1 속도로 이동시키면서 스캐닝을 수행하는 단계와,
    (b2)상기 겐트리 로봇의 일정 이동거리마다 주기적으로 상기 피계측물의 검출여부를 검사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (b1)단계에서,
    상기 겐트리 로봇의 제1 속도는, 6∼8m/min으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 (b2)단계에서,
    상기 피계측물의 검출여부 주기적 측정을 위한 겐트리 로봇의 일정 이동거리는, 1∼30mm 로 설정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    (c1)상기 피계측물의 검출 시 상기 겐트리 로봇의 이동을 정지시키는 단계와,
    (c2)상기 겐트리 로봇을 일정 거리만큼 상기 스캐닝 시작위치 방향으로 후진 이동시키는 단계와,
    (c3)상기 이동된 겐트리 로봇을 상기 제2 속도로 스캐닝 종료위치 방향으로 전진 이동시키면서 상기 피계측물에 대한 3차원 스캐닝을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c2)단계에서,
    상기 겐트리 로봇이 후진 이동되는 일정 거리는,
    상기 피계측물의 검출여부를 주기적으로 측정하기 위한 상기 겐트리 로봇의 일정 이동거리보다 5배 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c3)단계에서,
    상기 겐트리 로봇의 제2 속도는, 1.0∼2m/min으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계이후,
    (d)상기 피계측물에 대한 스캐닝이 완료되는 경우 상기 피계측물이 존재하지 않은 위치부터 상기 바닥 플레이트상 스캐닝 종료위치까지의 제3 영역에서는 스캐닝 동작을 중지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 피계측물은,
    곡면 형상을 가지는 부재인 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 3차원 스캐닝 방법.
KR1020070082130A 2007-08-16 2007-08-16 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법 KR20090017748A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070082130A KR20090017748A (ko) 2007-08-16 2007-08-16 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070082130A KR20090017748A (ko) 2007-08-16 2007-08-16 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090017748A true KR20090017748A (ko) 2009-02-19

Family

ID=40686314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070082130A KR20090017748A (ko) 2007-08-16 2007-08-16 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090017748A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108262372A (zh) * 2018-04-02 2018-07-10 四川科志人防设备股份有限公司 一种用于人防门校形检测的校形设备及校形方法
CN108551538A (zh) * 2018-06-21 2018-09-18 无锡旭锠智能科技有限公司 一种平台移动型宽幅工业扫描设备及扫描方法
KR20220042822A (ko) * 2020-09-28 2022-04-05 주식회사 크라운 기술지주 인공지능을 이용한 반곡도 측정 장치
EP3822202A4 (en) * 2018-09-10 2022-04-06 Kabushiki Kaisha Toshiba ORDER PICKING SYSTEM, INFORMATION PROCESSING DEVICE AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM
CN114674226A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 北京城建设计发展集团股份有限公司 预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法
KR20230162209A (ko) * 2022-05-20 2023-11-28 주식회사 위드포인츠 겐트리 탑재형 3d 형상 스캐닝 장치 및 이를 이용한 스캐닝 방법
WO2024088018A1 (zh) * 2022-10-28 2024-05-02 同方威视技术股份有限公司 具有检查区域的自主检查系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108262372A (zh) * 2018-04-02 2018-07-10 四川科志人防设备股份有限公司 一种用于人防门校形检测的校形设备及校形方法
CN108551538A (zh) * 2018-06-21 2018-09-18 无锡旭锠智能科技有限公司 一种平台移动型宽幅工业扫描设备及扫描方法
CN108551538B (zh) * 2018-06-21 2023-08-15 无锡旭锠智能科技有限公司 一种平台移动型宽幅工业扫描设备及扫描方法
EP3822202A4 (en) * 2018-09-10 2022-04-06 Kabushiki Kaisha Toshiba ORDER PICKING SYSTEM, INFORMATION PROCESSING DEVICE AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM
KR20220042822A (ko) * 2020-09-28 2022-04-05 주식회사 크라운 기술지주 인공지능을 이용한 반곡도 측정 장치
CN114674226A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 北京城建设计发展集团股份有限公司 预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法
CN114674226B (zh) * 2022-03-25 2022-12-13 北京城建设计发展集团股份有限公司 预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法
KR20230162209A (ko) * 2022-05-20 2023-11-28 주식회사 위드포인츠 겐트리 탑재형 3d 형상 스캐닝 장치 및 이를 이용한 스캐닝 방법
WO2024088018A1 (zh) * 2022-10-28 2024-05-02 同方威视技术股份有限公司 具有检查区域的自主检查系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090017748A (ko) 비접촉식 3차원 형상 계측장치에서 피계측물 스캐닝 방법
KR101051863B1 (ko) 용접용 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치
ES2443820T3 (es) Métodos y sistemas para el control predictivo de la altura de un soplete
EP1486283B1 (en) Method of controlling the welding of a three-dimensional construction by taking a two-dimensional image of the construction and adjusting in real time in the third dimension
EP2446223B1 (en) Information processing apparatus, information processing method, and corresponding program
EP3248762B1 (en) 3d additive manufacturing device, control method for 3d additive manufacturing device, and control program for 3d additive manufacturing device
KR101069881B1 (ko) 갠트리 및 이를 구비한 강판 곡면 가공 장치.
US9618649B2 (en) Detecting an overall dimension of a plate-shaped workpiece by a non-contact sensor
EP1574300A2 (en) Measuring system
Liu et al. Precise initial weld position identification of a fillet weld seam using laser vision technology
EP3630404B1 (en) An apparatus and a method for automated seam welding of a work piece comprising a base plate with a pattern of upstanding profiles
JP5001330B2 (ja) 曲面部材計測システム及び方法
CN104085190A (zh) 一种喷墨打印机用凹凸面定位及打印方法
KR20090039942A (ko) 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법
KR101724424B1 (ko) 선박의 곡블록 내부재 용접 자동화 장치 및 그 운용 방법
JP2010142846A (ja) ３次元走査型レーザ加工機
JP2018134698A (ja) ワーク取出システム
CN114450584A (zh) 层叠造形系统
KR20090020818A (ko) 공작물의 곡면 모델링 방법
KR100915042B1 (ko) 공작물의 곡면 정합 방법
KR20130086356A (ko) 공구 충돌 방지 시스템 및 공구 충돌 방지 방법
KR101845828B1 (ko) 선박용 컨테이너 콘 자동 용접을 위한 위치 측정장치 및 방법
KR20070068797A (ko) 프로펠러의 자동화 가공방법
KR20090046562A (ko) 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법
KR101004718B1 (ko) 곡부재 계측 데이터를 이용한 고정물 위치 인식 장치 및방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application