KR20090039942A - 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법 - Google Patents

선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법에 관한 것으로, 피계측물에 대한 3차원 형상 계측 명령이 있는 경우 겐트리 로봇을 바닥 플레이트상 스캐닝 시작 위치로 이동시키고, 스캐닝 시작 위치로부터 피계측물이 검출되면 피계측물에 대한 바둑판식 계측 경로를 생성하며, 바둑판식 계측 경로를 따라 스캔하면서 피계측물의 3차원 형상을 계측하고, 계측 경로에 대한 계측점을 분류하며, 계측점 분류 결과에 대한 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 통해 최종 계측 곡면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 선박용 3차원 형상 계측 장치에서 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 변위 센서를 사용하여 곡판 부재의 형상을 계측함으로써, 계측에 필요한 데이터 량을 줄이고 계측 정확도를 높일 수 있으며, 종래 레이저 비전 시스템에서의 레이저, 카메라 등이 필요치 않기 때문에 기구적으로 심플한 구조를 구현할 수 있다.
Figure P1020070105454
피계측물, 곡판, 선박, 스캐닝

Description

선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법{METHOD AND APPARATUS FOR SCANNING IRON PLATES FORMED ROUND FOR VESSEL}
본 발명은 선박용 3차원 형상 계측 기술에 관한 것으로, 특히 곡판 부재의 3차원 형상을 계측하는데 적합한 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법에 관한 것이다.
통상적으로, 선박의 외부 패널은 추진저항을 감소시켜 수중을 효율적으로 항해하도록 하기 위해 복잡한 비전개성 곡면을 가지는 약 10mm 내지 30mm 두께의 곡판부재로 구성되며, 이러한 곡면의 외부 패널을 형성하기 위해서는 일반적으로 선형 가열이라고 하는 가공법을 통해 가스버너 등을 이용하여 강판의 표면을 국부적으로 가열해서 발생되는 소성변형으로 인한 강판의 면외각변형 또는 면내수축변형을 통해 소망하는 형상으로 가공하고 있다.
또한, 위와 같이 가공된 선박의 곡판 부재에 대해서는 원하는 형태로 정확한 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 제작에 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, 주변 온도와 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 종래의 일환으로, 작업자에 의해 가공된 곡판 부재를 비접촉 방식으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 멀티 레이저 비전 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측 장치가 제안된 바 있다. 상기 멀티 레이저 비전 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측 장치에서는 정해진 레일을 따라 이동하는 다수의 레이저 비전 시스템이 장착된 겐트리 로봇(gantry robot)이 하부에 놓여지는 곡판 부재에 대해 스캐닝(scanning)을 수행하여 3차원 형상 계측을 수행하도록 하고 있다.
그러나 상기 멀티 레이저 비전 시스템은, 곡판 부재의 3차원 형상 계측에 사용되는 데이터 량(약 100,000∼200,000개)이 지나치게 많으며, 레이저, 카메라 등의 구성 부재가 반드시 필요하기 때문에 기구적으로 복잡할 뿐만 아니라, 캘리브레이션(calibration) 또는 레이저 얼라인(align) 문제가 수반될 수 있다.
게다가 상기 멀티 레이저 비전 시스템은, 영상 처리 기술을 사용하기 때문에 오차범위가 크다는 문제가 있다. 현재 사용되고 있는 멀티 레이저 비전 시스템의 오차범위는 대략 2∼3mm이다.
이에 본 발명은, 선박에 사용되는 곡판 부재 등의 피계측물에 대한 3차원 형상 계측시 계측에 필요한 데이터 량을 획기적으로 줄일 수 있는 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 레이저, 카메라 등의 구성 부재를 사용하지 않고도 곡판 부재를 계측할 수 있게 하여 기구적으로 심플한 구조를 제공할 수 있는 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 3차원 형상 계측시의 계측 정확도를 높일 수 있는 선박용 3차원 형상 계측장치 및 계측방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 관점에 따르면, 선박의 피계측물에 대한 3차원 형상 계측을 수행하는 3차원 형상 계측장치로서, 상기 피계측물이 놓여지는 바닥 플레이트 양측에 일정한 길이로 형성된 레일의 상부에 상기 레일을 따라 전후로 이동 가능한 겐트리 로봇과, 상기 켄트리 로봇의 x축, y축 및 z축을 따라 이동하면서 상기 피계측물에 대한 바둑판식 계측 경로를 따라 상기 피계측물의 형상을 계측하는 변위 센서와, 상기 피계측물에 대한 3차원 계측 및 곡판 부재로의 가공에 필요한 3차원 형상 계측에 대한 전반적인 동작을 제어하며, 상기 변위 센서에 의해 계측되는 상기 피계측물의 3차원 형상 정보에 따라 각각의 경로에 대해서 계측점을 분류하고, 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 수행하는 제어부를 포함하는 선박용 3차원 형상 계측장치를 제공한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다른 관점에 따르면, 3차원 형상 계측장치의 겐트리 로봇 하부 바닥 플레이트에 놓여지는 피계측물에 대한 3차원 형상 계측방법으로서, 상기 피계측물에 대한 3차원 형상 계측 명령이 있는 경우, 상기 겐트리 로봇을 상기 바닥 플레이트상 스캐닝 시작 위치로 이동시키는 단계와, 상기 스캐닝 시작 위치로부터 상기 피계측물이 검출되면 선행 계측 작업을 수행한 후 상기 피계측물에 대한 바둑판식 계측 경로를 생성하는 단계와, 상기 바둑판식 계측 경로를 따라 스캔하면서 상기 피계측물의 3차원 형상을 계측하는 단계와, 상기 계측 결과에 대한 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 통해 최종 계측 곡면을 형성하는 단계를 포함하는 선박용 3차원 형상 계측방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 선박용 3차원 형상 계측 장치에서 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물에 대한 스캐닝 시 변위 센서를 사용하여 곡판 부재의 형상을 계측함으로써, 계측에 필요한 데이터 량을 줄이고 계측 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 종래 레이저 비전 시스템에서의 레이저, 카메라 등이 필요치 않기 때문에 기구적으로 심플한 구조를 구현할 수 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, 피계측물인 곡판 부재에 대해 바둑판식 계측 경로를 생성한 후 그 경로를 따라 변위 센서가 바둑판 모양으로 스캐닝하면서 곡판 부재의 형상을 계측하고, 각각의 경로에 대해서 계측점을 분류한 후 곡면 모델링 및 코너 부분을 복원하는 기술을 통해 본 발명에서 이루고자 하는 바를 쉽게 달성할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 적용되는 변위 센서는 접촉식이며, 이러한 접촉식 변위 센 서를 이용하여 계측 경로를 따라 스캔하면서 곡판 부재의 형상을 계측하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 선박용 3차원 형상 계측 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 선박의 피계측물, 예컨대 곡판 부재에 대한 3차원 형상 계측을 수행하는 3차원 형상 계측장치는, 피계측물인 곡판 부재가 놓여지는 바닥 플레이트(plate) 상부에 안착되는 겐트리 로봇(200)과, 상기 겐트리 로봇(200)의 x축 바(bar)(202)를 따라 좌우 이동되며 후술하는 z축 이동 바 전체를 y축 방향으로 전후 이동시키는 y축 이동 바(204)와, 상기 y축 이동 바(204)를 기준으로 z축 방향으로 상하 이동되는 z축 이동 바(206)와, 상기 z축 이동 바(206) 끝단에 장착되며 상기 x축 바(202), y축 이동 바(204), z축 이동 바(206)의 이동 경로를 따라 곡판 부재의 형상을 계측하는 변위 센서(208)를 포함한다.
이와 같은 겐트리 로봇(200)의 y축 사각빔의 중앙에는 곡판 부재로의 가공이 필요한 1차 냉간가공 부재에 대해 원하는 곡면으로의 가공을 수행하기 위한 열가공 로봇(도시 생략)이 배치된다. 상기 열가공 로봇은 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.
또한, 겐트리 로봇(200)의 z축 이동 바(206) 끝단에는 본 실시예에 따른 변위 센서(208)가 마련된다. 상기 변위 센서(208)는 상기 켄트리 로봇(200)의 x축 바(202), y축 이동 바(204), z축 이동 바(206)를 따라 이동하면서 곡판 부재에 대해 바둑판식으로 생성된 계측 경로를 따라 곡판 부재의 형상을 계측하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 선박용 3차원 형상 계측장치의 상세 블록 구성을 도시한 것으로, 본 발명에 따른 선박용 3차원 형상 계측장치는, 겐트리 로봇(200), 3D 모델링부(226), 곡면 비교부(228), 가열선 생성부(232), 겐트리 제어부(234), 고주파 가열부(236), 제어부(224), 메모리부(240), 표시부(242), 조작 패널부(244) 및 변위 센서(208)를 포함한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 3D 모델링부(226)는 제어부(224)의 제어에 따라 곡판 부재(210)에 대한 3차원 계측 데이터를 입력받아 공간 좌표값을 계산하여 곡판 부재(210)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 형상 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 바닥 플레이트에 3차원 계측이 요구되는 피계측물인 곡판 부재(210)가 놓여지는 경우, 또는 선박 등의 곡판 부재로 형성을 위해 열가공이 필요한 피작업물이 놓여지는 경우 제어부(224)의 제어에 따라 겐트리 로봇(200)을 구동하여 곡판 부재(210)에 대한 스캐닝 동작 또는 피작업물에 대한 열가공 동작을 위해 겐트리 로봇(200)의 좌우 이동 제어를 수행한다. 특히, 겐트리 제어부(234)는 본 실시예에 따라 곡판 부재(210)에 대한 스캐닝 작업을 위해 겐트리 로봇(200)의 x축 바(202)에 대한 y축 이동 바(204)의 좌우 이동뿐만 아니라, y축 이동 바(204)에 대한 z축 이동 바(206)의 전후 이동 제어, z축 이동 바(206)에 대한 변위 센서(208)의 z축 방향으로의 상하 이동 제어를 수행한다.
겐트리 로봇(200)은 곡판 부재(210)의 3차원 형상을 스캐닝하기 위한 변위 센서(208)와, 열가공이 필요한 피작업물에 대한 고주파 열가공을 수행하는 열가공 로봇(212)이 배치되는 겐트리 형상의 로봇으로, 곡판 부재(210)에 대한 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 동작시 또는 피작업물에 대한 열가공 수행 시 겐트리 제어부(234)에 의해 제어되어 좌우 이동을 수행하게 된다. 또한, 겐트리 로봇(200) 내의 y축 이동 바(204)의 y축 이동 방향으로의 전후 이동, z축 이동 바(206)의 z축 방향으로의 상하 이동을 수행한다.
고주파 가열부(236)는 바닥 플레이트에 선박 등에 필요한 곡판 부재로의 가공이 요구되는 냉간가공 부재 등의 피작업물이 놓여지는 경우 제어부(224)의 제어에 따라 열가공 로봇(212)을 구동하여 피작업물에 대한 선형 가열이 가능하도록 제어한다.
열가공 로봇(212)은 겐트리 로봇(200)의 z축 이동 바(206)의 소정 위치에 배치되며 고주파 가열부(236)에 의해 구동되어, 바닥 플레이트에 놓여지는 선박 등의 곡판 부재로 사용될 냉간 가공 부재 등과 같은 피작업물에 대해 선형 가열을 통해 원하는 모양의 곡판 부재로의 가공을 수행한다.
본 실시예에 따른 변위 센서(208)는 겐트리 로봇(200)의 z축 이동 바(206)의 끝단에 마련되어 상기 z축 이동 바(206) 및 x축 바(202), y축 이동 바(204)를 따라 이동하면서 곡판 부재(210)에 대해 바둑판식으로 생성된 계측 경로를 따라 곡판 부재(210)의 형상을 계측하는 역할을 하며, 계측되는 결과를 제어부(224)로 제공한다.
메모리부(240)는 3차원 형상 계측 장치의 동작을 제어하기 위한 동작 제어 프로그램을 저장하며, 제어부(224)에 의해 3차원 형상 계측 장치의 전반적인 동작이 수행될 때 처리되는 데이터를 기 설정된 영역에 일시 저장한다. 또한, 메모리부(240)에는 상기 곡판 부재(210)에 대한 계측 정보를 변위 센서(208)를 통해 획득할 수 있도록 바둑판 형태의 계측 경로가 저장된다.
제어부(224)는 메모리부(240)에 저장된 동작 프로그램에 따라 곡판 부재(210)에 대한 3차원 계측 및 곡판 부재로의 가공에 필요한 3차원 형상 계측 장치 각 부에 대한 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(224)는 이미 가공된 곡판 부재(210)에 대한 3차원 계측이 요구되는 경우에는 겐트리 제어부(234)를 제어하여 겐트리 로봇(200)의 x축 바(202)를 따라 y축 이동 바(204)가 좌/우로 이동되게 함과 동시에, y축 이동 바(204) 및 z축 이동 바(206)의 이동 경로에 따른 변위 센 서(208)의 계측 정보를 이용하여 피계측물인 곡판 부재(210)의 3차원 형상을 계측하도록 제어한다.
또한, 제어부(224)는 냉간가공 부재 등에 대해 선박 등에 필요한 곡판 부재로의 가공이 요구되는 경우에는 고주파 가열부(236)를 제어하여 레일 사이의 바닥 플레이트 상에 놓여진 냉간가공 부재에 대해 열가공 로봇(212)이 선형 가열을 통해 원하는 3차원 형상으로 가공하도록 제어하게 된다. 이때, 제어부(224)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.
또한, 제어부(224)는 본 실시예에 따라 변위 센서(208)에 의해 계측되는 곡판 부재(210)의 3차원 형상 정보에 따라 각각의 경로에 대해서 계측점을 분류하고, 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 수행하는 역할을 한다.
표시부(242)는 곡판 부재(210)에 대한 3차원 계측 수행 시 피계측물인 곡판 부재(210)에 대한 3차원 형상을 화면으로 표시하여 작업자가 곡판 부재(210)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 작업자로 입력되는 각종 동작 명령에 대한 키 값을 제어부(224)로 인가한다.
이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명의 다른 관점에 따른 비접촉식 3차원 형 상 계측방법에 대해 첨부한 도 4의 흐름도 및 도 5a 내지 도 5d, 그리고 도 6의 예시도를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 선박 등에 사용되도록 가공된 곡판 부재(210)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 플레이트의 적정한 위치에 올려놓은 후, 조작 패널부(244)를 통해 3차원 형상 계측을 명령하게 된다.
그러면 3차원 형상 계측 장치의 제어부(224)는 겐트리 로봇 바닥 플레이트에 놓여진 피계측물인 곡판 부재(210)에 대한 3차원 형상 계측을 명령하게 되고, 이에 응답하여 겐트리 로봇(200)은, 예를 들면 레일을 따라 전/후 이동하면서 곡판 부재(210)가 놓여진 바닥 플레이트의 스캐닝 시작 위치에 정렬된다.
위와 같이, 겐트리 로봇(200)이 바닥 플레이트의 스캐닝 시작위치에 정렬이 완료되는 경우, 제어부(224)는 곡판 부재(210)에 대한 스캐닝이 시작되도록 제어한다.
이후, 본 발명에서는 도 4의 흐름도에 나타난 바와 같이 곡판 부재 계측 및 곡면 모델링 과정을 진행한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 단계(S400)에서 제어부(224)는 선행 계측 과정을 수행한다. 선행 계측 과정이란, 계측 곡면이 없어서 계측 경로를 생성할 수 없게 되는 경우에, 곡판 부재의 형상을 대략적으로 파악하는 과정으로서, 곡판 부재의 계측 초기 단계에서 선행되는 작업이다.
다음으로, 제어부(224)는 상기 선행 계측 과정에서의 선행 계측 데이터를 기준으로 바둑판식 계측 경로를 생성한다(S402). 이때, 최초 계측 경로 생성시에는 상기 선행 계측 데이터를 참조하지만, 후술하는 설명에서와 같이 계측 경로 생성 과정이 피드백(feed-back)되는 경우에는 후술하는 단계(S404)의 곡부재 계측 결과를 기준으로 계측 경로를 생성한다.
이어 제어부(224)는, 단계(S404)에서와 같이, 상기 단계(S402)에서 생성된 바둑판식 계측 경로를 겐트리 로봇(200)의 x축 바(202), y축 이동 바(204), z축 이동 바(206)의 이동 경로에 적용시킴으로써 상기 바둑판식 계측 경로를 따라 변위 센서(208)가 바둑판 형태로 곡판 부재(210)를 스캔하여 그 형상을 계측하도록 한다. 이때, 계측 경로와는 X축 값이 다르며, 변위 센서(208)를 이용하여 z값을 얻는다. 이는 도 5a에 예시한 바와 같다,
이후 단계(S406)에서는, 도 5b에 예시한 바와 같이 상기 변위 센서(208)를 통해 계측되는 각각의 계측 경로에 대해서 계측점을 분류한다. 계측점 분류는 변위 센서(208)가 더 이상 곡판 부재(210)와 접촉하지 않아 계측값이 존재하지 않는 경우와, 계측값이 급격하게 변하는 경우로 분류할 수 있다.
즉, 도 6에 예시한 바와 같이, 곡판 부재(210)에 대해서 변위 센서(208)의 계측값이 존재하지 않는 제 1 끝단(A)인 경우와, 계측값이 급격히 변화되는 곡판 부재(210)의 제 2 끝단(B)의 경우를 모두 고려한다.
이어, 제어부(224)는 단계(S408)로 진행하여 상기 분류된 계측점에 대해 곡면 모델링을 수행하여 도 5c에 도시한 바와 같은 곡면을 생성한다.
그런데, 이와 같은 곡면 모델링을 수행하면, 계측 데이터의 코너 부분이 제거될 수 있다. 따라서 제어부(224)는 상기 도 5c의 모델링 결과에 대해 코너 부분 복원 작업을 수행한다(S410).
코너 부분 복원 작업은 도 5d 및 도 5e에 도시한 바와 같이, 계측 데이터의 코너 부분의 긴 곡선들에 대해 특이점을 기준으로 하여 이전 기울기에 맞추어 가상의 꼭지점까지 연장하며, 가상의 꼭지점에 의해 연결된 곡선 내의 영역을 코너 부분으로 복원한다.
도 5e는 이러한 코너 부분 복원 작업의 최종 결과물을 예시한 것이다.
이후 단계(S412)에서 제어부(224)는 상기 도 5d와 같은 결과의 모델링 곡면과 실제 설계 곡면을 비교하고, 단계(S414)로 진행하여 상기 모델링 곡면과 설계 곡면의 오차가 기설정된 값을 초과하는지를 판단한다.
만일, 상기 모델링 곡면과 설계 곡면의 오차가 기설정된 값을 초과하지 않을 경우에는 본 과정을 종료하지만, 기설정된 값을 초과하는 경우에는 제어부(224)는 단계(S416)로 진행한다.
단계(S416)에서 제어부(224)는 곡판 부재에 대한 가열 작업을 수행한 후 단계(S402)로 피드백하여 다시 계측 경로를 생성하는 과정을 수행한다. 이때의 계측 경로 생성시에는 단계(S404)의 곡부재 계측 결과를 참조하여 계측 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 피계측물의 3차원 형상 계측을 위한 스캐닝 방법에 있어서, 피계측물인 곡판 부재에 대해 바둑판식 계측 경로를 생성한 후 그 경로를 따라 변위 센서가 바둑판 모양으로 스캐닝하면서 곡판 부재의 형상을 계측하고, 각각의 경로에 대해서 계측점을 분류한 후 곡면 모델링 및 코너 부분을 복원하도록 함으로써, 계측에 필요한 데이터 량을 줄이고 계측 정확도를 높일 수 있으며, 기구적으로 심플한 구조를 구현한 것이다.
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 선박용 3차원 형상 계측장치에서 3차원 스캐닝을 위한 겐트리 로봇 이동 거리 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 선박용 3차원 형상 계측장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 관점에 따른 선박용 3차원 형상 계측장치의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 관점에 따른 선박용 3차원 형상 계측방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 3차원 형상 계측방법을 설명하기 위한 예시도,
도 6은 도 5b의 계측점 분류 과정에서 적용되는 예시도.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
200 : 겐트리 로봇 208 : 변위 센서
226 : 3D 모델링부 228 : 곡면 비교부
232 : 가열선 생성부 234 : 겐트리 제어부
236 : 고주파 가열부 224 : 제어부
240 : 메모리부

Claims (13)

  1. 3차원 형상 계측장치의 겐트리 로봇 하부 바닥 플레이트에 놓여지는 피계측물에 대한 3차원 형상 계측방법으로서,
    상기 피계측물에 대한 3차원 형상 계측 명령이 있는 경우, 상기 겐트리 로봇을 상기 바닥 플레이트상 스캐닝 시작 위치로 이동시키는 단계와,
    상기 스캐닝 시작 위치로부터 상기 피계측물이 검출되면 선행 계측 작업을 수행한 후 상기 피계측물에 대한 바둑판식 계측 경로를 생성하는 단계와,
    상기 바둑판식 계측 경로를 따라 스캔하면서 상기 피계측물의 3차원 형상을 계측하는 단계와,
    상기 계측 결과에 대한 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 통해 최종 계측 곡면을 형성하는 단계
    를 포함하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3차원 형상을 계측하는 단계는, 상기 겐트리 로봇의 z축 하부면에 장착되는 변위 센서가 상기 겐트리 로봇의 x축, y축 및 z축을 따라 이동하면서 구현되는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3차원 형상을 계측한 후 상기 계측 경로에 대한 계측점을 분류하는 단계를 더 포함하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 계측점 분류 단계는,
    상기 변위 센서가 상기 피계측물과 접촉하지 않아 계측값이 존재하지 않는 피계측물의 끝단과, 계측값이 급격하게 변하는 피계측물의 끝단으로 분류되는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 선박용 3차원 형상 계측방법은,
    상기 최종 계측 곡면과 설계 곡면을 비교하는 단계와,
    상기 비교 결과, 상기 최종 계측 곡면과 설계 곡면의 오차가 기설정된 값을 초과하는 경우에 상기 피계측물에 대한 가열 작업을 수행한 후 상기 계측 경로 생성 단계로 피드백하는 단계
    를 더 포함하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 경로 생성 단계는, 최초 수행일 경우에 상기 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 경로 생성 단계는, 최초 수행이 아닐 경우에 상기 3차원 형상을 계측한 결과를 기준으로 계측 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 피계측물은,
    곡면 형상을 가지는 부재인 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측방법.
  9. 선박의 피계측물에 대한 3차원 형상 계측을 수행하는 3차원 형상 계측장치로서,
    상기 피계측물이 놓여지는 바닥 플레이트 상부에 안착되는 겐트리 로봇과,
    상기 켄트리 로봇의 x축, y축 및 z축을 따라 이동하면서 상기 피계측물에 대한 바둑판식 계측 경로를 따라 상기 피계측물의 형상을 계측하는 변위 센서와,
    상기 피계측물에 대한 3차원 계측 및 곡판 부재로의 가공에 필요한 3차원 형상 계측에 대한 전반적인 동작을 제어하며, 상기 변위 센서에 의해 계측되는 상기 피계측물의 3차원 형상 정보에 따라 각각의 경로에 대해서 계측점을 분류하고, 곡면 모델링 및 코너 부분 복원 작업을 수행하는 제어부
    를 포함하는 선박용 3차원 형상 계측장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 3차원 형상 계측장치는,
    상기 3차원 형상 계측 장치의 동작을 제어하기 위한 동작 제어 프로그램을 저장하며, 상기 피계측물에 대한 계측 정보를 상기 변위 센서를 통해 획득할 수 있도록 상기 계측 경로를 바둑판 형태로 저장하는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 변위 센서는, 상기 겐트리 로봇의 z축 이동 바의 하부면에 배치되는 것 을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 곡면 모델링 작업에 의한 최종 계측 곡면과 설계 곡면을 비교하여 상기 최종 계측 곡면과 설계 곡면의 오차가 기설정된 값을 초과하는 경우에 상기 피계측물에 대한 가열 작업을 수행한 후 계측 경로 생성 과정을 재 수행하는 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 피계측물은,
    곡면 형상을 가지는 부재인 것을 특징으로 하는 선박용 3차원 형상 계측장치.
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