KR20140139912A - 6-degree of freedom matching method and system for measuring detailed and large surface 3-dimension data - Google Patents

6-degree of freedom matching method and system for measuring detailed and large surface 3-dimension data Download PDF

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KR20140139912A
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Abstract

A 6-degrees of freedom correcting method of three-dimensional measurement data includes: a process for obtaining three-dimensional measurement data measured by a shape measurement apparatus; a first calibration process for calibrating vertical straightness, rotation error (Roll) for an X-axis, and rotation error (Pitch) for a Y-axis of the three-dimensional measurement data; a second calibration process for calibrating rotation error (Yaw) for a Z-axis of the three-dimensional measurement data; and a third calibrating process for calibrating linear positioning and horizontal straightness of the three-dimensional measurement data.

Description

고정밀/대면적 측정을 위한 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법 및 시스템{6-DEGREE OF FREEDOM MATCHING METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING DETAILED AND LARGE SURFACE 3-DIMENSION DATA}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a 6-degree-of-freedom matching method and system for three-dimensional measurement data for high-precision / large-

본 발명의 실시예들은 고정밀, 대면적 측정을 위한 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법과 그 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a 6-degree-of-freedom matching method and system for three-dimensional measurement data for high precision, large area measurement.

오늘날 산업이 발전함에 따라 고정밀 부품에 대한 요구가 증대되고 있다. 고정밀 부품의 생산을 위해서는 가공표면의 미세형상을 정밀하게 측정/평가할 수 있어야 한다. 그 방법으로는 여전히 접촉식(촉침식) 방법이 산업 현장에서 널리 사용되고 있다. 하지만 접촉식 측정기의 촉침의 크기로 인한 측정 프로파일의 왜곡, 측정압으로 인한 소성변형, 측정속도의 한계 등의 문제점을 가지고 있다.As the industry develops today, the demand for high precision parts is increasing. For the production of high-precision parts, it is necessary to be able to precisely measure / evaluate the fine features of the machined surface. The contact method is still widely used in the industrial field. However, there are problems such as distortion of the measurement profile due to the size of the stylus of the contact type measuring instrument, plastic deformation due to the measuring pressure, and limitation of the measuring speed.

측정데이터를 정합하는 방법에는 크게 영상의 특징점을 추출하여 정합하는 영상처리기법과 인접한 측정영역 사이에 존재하는 공통영역의 높이의 차이가 최소가 되도록 하는 최소제곱접합(Least Squares Fitting) 방법이 있다.The method of matching the measurement data includes the image processing technique of extracting the feature points of the image and the Least Squares Fitting method which minimizes the difference in the height of the common region existing between adjacent measurement regions.

특징점을 추출하여 정합하는 방법은 파노라마 영상을 만들거나, 패턴인식과 같은 영상처리에서 많이 사용되며, 특징점을 가지고 있는 영상만 강인하게 정합할 수 있는 한계가 있다. 그에 비해, 최소제곱접합 방법의 경우, 기계적 이송장치를 이용하여 순차적으로 측정한 여러 개의 측정영역들 사이에 존재하는 공통영역(Common Area; Overlap Area) 내의 높이 차이가 최소가 되도록 접합함으로써 특징점이 없는 기계가공면과 같은 미세형상의 정합에 적합하다.The method of extracting and matching feature points has a limitation in that it can be used for image processing such as creating a panoramic image or pattern recognition, and only robust matching of images having feature points. On the other hand, in the case of the least squares joining method, the joining is performed so that the height difference within the common area (Overlap Area) existing between the plurality of measurement areas sequentially measured using the mechanical transfer device is minimized, It is suitable for matching of fine shapes such as machined surfaces.

그러나 최소제곱접합을 이용한 정합 방법은 기계적 이송 장치의 오차와 측정프로브와 이송 장치 사이의 자세오차에 의해 정합 정밀도가 제한된다는 단점을 가진다. 그래서 미세형상의 정합에 적합한 최소제곱접합을 이용한 정합 방법의 단점을 극복하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다.However, the matching method using least squares bonding has a disadvantage in that the matching accuracy is limited by the error of the mechanical transferring device and the positional error between the measuring probe and the transferring device. Therefore, much research has been conducted to overcome the drawbacks of the matching method using the least squares fit suitable for matching of fine shapes.

순차적으로 측정된 측정데이터를 하나씩 차례로 붙여나가는 순차적 최소제곱접합(Sequential Least Squares Fitting)은 그 적용이 비교적 쉬워서 간섭현미경을 이용한 정합에 대한 연구에 많이 사용되고, 상용 간섭현미경에 적용되었다.The Sequential Least Squares Fitting, which sequentially attaches the measured data one by one to each other, is relatively easy to apply and is widely used in studies on matching using an interferometric microscope and is applied to a commercial interference microscope.

그러나 이 방법은 정합으로 인해 발생하는 오차가 누적되어 전체 영역에 그 누적오차가 영향을 끼치는 경우가 종종 발생한다. 그에 비해 측정된 측정데이터를 인접한 모든 공통영역에 대해 최적화된 값으로 정합시키는 전체적 최소제곱접합(Global least Squares Fitting)이 있다.However, this method often results in the accumulation of errors due to registration and the cumulative error affecting the entire region. In contrast, there is a global least squares fit that matches the measured measurement data to an optimized value for all adjacent common areas.

이 전체적 최소제곱접합 방법은 누적오차가 발생하지 않는 장점은 있지만, 모든 측정영역에 대해 인접한 공통영역의 좌표 및 관계를 명확히 해야 하는 어려움이 있다.This overall least squares joining method has the advantage that no cumulative error occurs, but it is difficult to clarify coordinates and relationships of adjacent common regions for all measuring regions.

위에서 언급한 바와 같이, 특징점이 없는 기계가공면과 같은 미세형상을 측정한 3차원 데이터의 정합은 최소제곱접합(sequential least squares fitting)이 적합하다. 그러나 현재 제안되고 사용되고 있는 최소제곱접합을 이용하고 있는 정합 방법은 모두 3자유도로 데이터를 교정한다.As mentioned above, sequential least squares fitting is suitable for the matching of three-dimensional data measuring fine features such as machined surfaces without feature points. However, the matching method using the presently proposed least-squares conjugation corrects the data in all three degrees of freedom.

위에서 언급한 바와 같이, 특징점이 없는 기계가공면과 같은 미세형상을 측정한 3차원 데이터의 정합은 최소제곱접합이 적합하다. 그러나 현재 제안되고 사용되고 있는 최소제곱접합을 이용하고 있는 정합 방법은 모두 3자유도로 데이터를 교정한다.As mentioned above, least-squares bonding is suitable for matching of three-dimensional data measuring fine features such as machined surfaces without feature points. However, the matching method using the presently proposed least-squares conjugation corrects the data in all three degrees of freedom.

즉, 3자유도 정합 방법은 도 1과 같이, X축과 Y축 방향에 대한 회전오차(Roll, Pitch) 와 Z축에 대한 수직진직도(Vertical Straightness)에 대한 오차가 최소가 되도록 정합을 한다. 그로 인해서 스테이지의 이송오차가 횡방향 분해능에 비해 작은 경우만 사용이 정합의 신뢰성이 유효하였다.That is, as shown in FIG. 1, the three-degree-of-freedom matching method is performed so that the error between the rotational error (Roll, Pitch) in the X-axis and Y-axis directions and the vertical straightness with respect to the Z- . Therefore, the reliability of the use of the alignment is effective only when the stage misalignment is smaller than the lateral resolution.

그러나 고배율의 대물렌즈를 사용하여 측정하는 경우, 횡방향 분해능이 작아져서 측정데이터를 정합하려면 그에 상응하는 스테이지의 정확도와 정밀도를 가져야 한다. 따라서, 기존의 정합 방법에서는 스테이지의 진직도와 측정 프로브의 자세로 인한 오차만을 고려하였고, 스테이지의 구동 오차는 고려하지 못하였다.However, when measuring with a high magnification objective lens, the lateral resolution must be small and the measurement data must be matched to the accuracy and precision of the corresponding stage. Therefore, in the conventional matching method, only the error due to the straightness of the stage and the attitude of the measuring probe are considered, and the operation error of the stage is not considered.

기존 기술로서, 5-자유도 정합 방법은 스테이지의 진직도와 구동 오차를 고려한 정합 방법으로 제시되었다. 5-자유도 정합 방법은 3차원 현미경과 같은 일정 수준 이상의 측정 환경의 제어가 가능하고 스테이지의 성능도 측정기의 횡방향 분해능과 유사한 등급일 때, 효율적으로 정합이 가능하다.As a conventional technique, the 5-DOF matching method is proposed as a matching method considering the straightness of the stage and the driving error. The 5-degree-of-freedom matching method allows efficient control of the measurement environment over a certain level, such as a 3D microscope, and when the stage performance is similar to the lateral resolution of the instrument.

그러나 상기와 같은 조건을 만족시키기 어려운 측정 환경에서는 계산량이 더 많더라도 조금 더 일반적인 정합 방법이 필요하다.However, in a measurement environment that does not satisfy the above conditions, a more general matching method is required even if the calculation amount is larger.

본 발명의 일실시예는 보다 일반적인 측정 환경에서 이용할 수 있는 정합 방법을 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a matching method that is available in a more general measurement environment.

자세하게는 기존의 최소제곱접합을 이용한 3자유도 정합 방법을 대체하고, 6자유도의 기하학적 오차 성분 모두를 최소화하여 측정데이터의 정합 오차를 교정하기 위한 것이다.More precisely, it is to replace the 3-degree-of-freedom matching method using existing least squares joining and to minimize the geometric error components of 6 degrees of freedom to correct the registration errors of the measurement data.

3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법에 있어서, 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 상기 3차원 측정데이터를 획득하는 단계; 상기 3차원 측정데이터의 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll) 및 Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하는 1차 교정 단계; 상기 3차원 측정데이터의 Z축에 대한 회전오차(Yaw)를 교정하는 2차 교정 단계; 및 상기 3차원 측정데이터의 선형위치결정(Linear Positioning) 및 수평진직도(Horizontal Straightness)를 교정하는 3차 교정 단계를 포함하는 6자유도 정합 방법을 제공한다.A method for 6-DOF matching of three-dimensional measurement data, comprising: obtaining the three-dimensional measurement data measured using a shape measuring apparatus; A first calibration step of calibrating a vertical straightness of the three-dimensional measurement data, a rotation error with respect to the X-axis, and a rotation error with respect to the Y-axis; A second calibration step of calibrating a rotation error (Yaw) with respect to the Z axis of the three-dimensional measurement data; And a third degree of correcting step of correcting linear positioning and horizontal straightness of the three-dimensional measurement data.

일측에 따르면, 상기 1차 교정 단계는 상기 3차원 측정데이터의 인접한 측정영역 사이의 관계를 나타내는 평면 방정식의 계수들을 최소제곱법을 이용하여 산출하여 상기 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll), Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하고, 상기 계수들은 각각 상기 X축에 대한 회전오차, 상기 Y축에 대한 회전오차 및 상기 수직진직도에 대응하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the first calibration step may include calculating a coefficient of a plane equation representing a relation between adjacent measurement areas of the three-dimensional measurement data by using a least squares method to calculate the vertical straightness, A rotation error and a rotation error with respect to the Y axis are corrected, and the coefficients correspond to the rotation error with respect to the X axis, the rotation error with respect to the Y axis, and the straightness straightness, respectively .

다른 측면에 따르면, 상기 2차 교정 단계는 서로 인접한 측정영역이 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해, 데이터를 추출하고, 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the secondary calibration step may include extracting data for each of a plurality of extraction areas included in a common area that is a region where adjacent measurement areas overlap, and correcting a rotation error with respect to the Z-axis using cross-correlation.

또 다른 측면에 따르면, 상기 2차 교정 단계는 상기 상호상관함수의 계수가 최대가 되는 공간지연(spatial delay) 값을 산출하고, 상기 공간지연 값에 대한 벡터들의 각도 차를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 추정함으로써, 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the second calibration step, a spatial delay value in which the coefficient of the cross-correlation function is maximized is calculated, and a spatial delay value of the cross- And correcting a rotation error with respect to the Z-axis by estimating a rotation error of the Z-axis.

또 다른 측면에 따르면, 상기 3차 교정 단계는 상기 3차 교정 단계는 서로 인접한 측정영역이 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해, 데이터를 추출하고, 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 통해 나타나는 공간지연을 이용하여 상기 선형위치결정 및 상기 수평진직도를 추정함으로써, 상기 선형위치결정 및 상기 수평진직도를 교정하고, 상기 복수의 추출영역 중 하나의 추출영역은 상기 복수의 추출영역 중 다른 하나의 추출영역을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the third calibration step, the third calibration step extracts data for each of a plurality of extraction areas included in a common area that is a region where measurement areas adjacent to each other overlap, Correcting the linear positioning and the horizontal straightness by estimating the linear positioning and the horizontal straightness using a spatial delay exhibited through a cross-correlation between the data pairs, And the extraction region of one of the plurality of extraction regions includes another extraction region of the plurality of extraction regions.

또 다른 측면에 따르면, 상기 3차원 측정데이터의 오차 범위를 기계적 이송장치(Stage)의 정밀도로 제한시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the error range of the three-dimensional measurement data is limited to the accuracy of a mechanical transfer stage.

또 다른 측면에 따르면, 상기 3차원 측정데이터는 상기 형상 측정 장치에서 측정되는 측정영역 내의 높이 정보를 기계적 이송장치(stage)를 통해 순차적으로 측정한 복수의 측정데이터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the three-dimensional measurement data may include a plurality of measurement data sequentially measuring height information in a measurement area measured by the shape measurement device through a mechanical transfer stage .

또 다른 측면에 따르면, 상기 3차원 측정데이터의 측정영역의 형태는 사각형 또는 원형을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the shape of the measurement area of the three-dimensional measurement data may include a square or a circle.

또 다른 측면에 따르면, 상기 1차 교정 단계, 상기 제2 교정 단계 및 상기 제3 교정 단계는 측정대상의 형상에 따라 실행 순서가 변경되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the first calibration step, the second calibration step, and the third calibration step, the execution order is changed according to the shape of the measurement object.

3차원 측정데이터의 6자유도 정합 시스템에 있어서, 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 상기 3차원 측정데이터를 획득하는 획득부; 상기 3차원 측정데이터의 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll) 및 Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하는 1차 교정부; 상기 3차원 측정데이터의 Z축에 대한 회전오차(Yaw)를 교정하는 2차 교정부; 및 상기 3차원 측정데이터의 선형위치결정(Linear Positioning) 및 수평진직도(Horizontal Straightness)를 교정하는 3차 교정부를 포함하는 6자유도 정합 시스템을 제공한다.A six degree-of-freedom matching system for three-dimensional measurement data, comprising: an acquiring unit for acquiring the three-dimensional measurement data measured using a shape measuring apparatus; A primary calibration unit for calibrating a vertical straightness of the three-dimensional measurement data, a rotation error with respect to the X-axis, and a rotation error with respect to the Y-axis; A quadratic calibration unit for calibrating a rotation error (Yaw) with respect to the Z axis of the three-dimensional measurement data; And a tertiary calibration unit for calibrating linear positioning and horizontal straightness of the three-dimensional measurement data.

기존의 최소제곱접합을 이용한 3자유도 정합 방법을 대체할 수 있으며, 구동으로 인해 반드시 나타나는 6자유도의 기하학적 오차성분 모두를 최소화하여 측정데이터의 정합 오차를 교정할 수 있다.It is possible to replace the 3-degree-of-freedom matching method using the existing least squares joining method, and it is possible to calibrate the registration error of the measurement data by minimizing all the geometric error components of 6 degrees of freedom which are necessarily caused by driving.

또한, 이 6자유도 정합 방법을 이용하면, 측정데이터의 횡방향 분해능에 비해 구동정밀도가 낮은 스테이지를 사용하여도 신뢰성 높은 정합 데이터를 얻을 수 있어서 측정기 개발/제작 비용 절감 및 정합 오차를 낮출 수 있다.Also, by using this 6-DOF matching method, it is possible to obtain highly reliable matching data even if a stage having a lower driving precision than the lateral resolution of the measurement data is used, thereby reducing the development / manufacturing cost of the measuring device and lowering the registration error .

따라서, 발명된 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법은 정밀도가 높은 대면적 측정데이터를 획득할 수 있는 기반이 될 수 있다.Therefore, the 6-degree-of-freedom matching method of the three-dimensional measurement data can be a basis for obtaining large-area measurement data with high accuracy.

또한, 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법은 서로 다른 분해능을 갖는 이종의 측정기를 이용하여 동일한 영역을 측정하는 경우에, 두 측정데이터간에 기하학적 관계를 일치시키기 위해 적용될 수 있다.Also, the 6-degree-of-freedom matching method of three-dimensional measurement data can be applied to match the geometric relationship between two measurement data when the same area is measured using a heterogeneous measuring instrument having different resolutions.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 인접한 두 측정영역 사이에서 서로 가질 수 있는 6가지의 기하학적 오차(Geometric Error) 모두를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, Z축에 대한 회전오차에 의해 발생하는 측정영역들의 기하학적 관계를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 상호상관함수와 공간지연을 이용하여 위치결정오차와 수평진직도를 추정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, Z축에 대한 회전오차를 교정하기 위한 데이터 추출영역을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 선형위치결정 및 수평진직도를 교정하기 위한 공통영역 내의 데이터 추출영역을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 상호상관함수와 공간지연을 이용하여 위치결정오차와 수평진직도를 추정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기계적 이송장치를 통해 순차적으로 데이터가 측정되는 측정대상의 측정영역들을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 임의의 측정대상과 임의의 측정대상을 두 번에 걸쳐 순차적으로 측정한 측정데이터들의 일례를 도시한 도면이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 측정데이터들에 순차적으로 교정을 수행한 결과의 일례를 도시한 도면이다.
Figure 1 shows, in one embodiment of the present invention, all six geometric errors that may be present between two adjacent measurement regions.
FIG. 2 is a plan view for explaining a geometric relationship of measurement areas caused by a rotation error with respect to the Z-axis in one embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a flow chart illustrating a six degree of freedom matching method, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram for explaining an internal configuration of a 6-degree-of-freedom matching system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an example of a method of estimating a positioning error and a horizontal straightness using a cross-correlation function and a spatial delay in an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a data extraction area for correcting a rotation error with respect to the Z-axis in an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a data extraction area in a common area for calibrating linear positioning and horizontal straightness in one embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining an example of a method of estimating a positioning error and a horizontal straightness using a cross-correlation function and a spatial delay in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating measurement areas of a measurement object in which data is sequentially measured through a mechanical transfer device in an embodiment of the present invention. FIG.
10 to 12 are diagrams showing an example of measurement data obtained by sequentially measuring an arbitrary measurement object and an arbitrary measurement object twice in one embodiment of the present invention.
FIGS. 13 to 16 are diagrams showing an example of results of sequentially performing calibration on measurement data in an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법과 그 시스템에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of 6 degrees of freedom matching of three-dimensional measurement data and a system thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 인접한 두 측정영역의 사이에서 서로 가질 수 있는 6가지의 기하학적 오차 모두를 도시하고 있다.Figure 1 illustrates, in one embodiment of the present invention, all six geometric errors that may be present between two adjacent measurement regions.

여기서, 오차는 각각 위치결정오차(Linear Positioning;

Figure pat00001
), 수평진직도(Horizontal Straightness;
Figure pat00002
), 수직진직도(Vertical Straightness;
Figure pat00003
), X축에 대한 회전오차(Roll;
Figure pat00004
), Y축에 대한 회전오차(Pitch;
Figure pat00005
), Z축에 대한 회전오차(Yaw;
Figure pat00006
)를 나타내며, 이러한 6가지의 오차를 모두 제거하거나 최소화하여 인접한 측정영역 사이의 관계를 명확히 해야 할 필요가 있다. 본 발명의 실시예들에서는 기존의 ‘5자유도 정합 방법’에서 제안하지 않았던 Z축에 대한 회전오차(Yaw;
Figure pat00007
)를 포함하여 총 6가지의 오차성분을 모두 최소화 하는 방법을 설명한다.Here, the errors are respectively represented by linear positioning
Figure pat00001
), A horizontal straightness (Horizontal Straightness;
Figure pat00002
), Vertical straightness (Vertical Straightness;
Figure pat00003
), A rotation error with respect to the X axis (Roll;
Figure pat00004
), A rotation error (Pitch;
Figure pat00005
), The rotation error (Yaw;
Figure pat00006
), And it is necessary to clarify the relationship between adjacent measurement areas by eliminating or minimizing all of these six errors. In the embodiments of the present invention, the rotation error (Yaw) with respect to the Z-axis, which was not proposed in the existing '5-degree-of-freedom matching method'
Figure pat00007
) To minimize all six error components.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, Z축에 대한 회전오차에 의해 발생하는 측정영역들의 기하학적 관계를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2에서는 리니어 가이드(linear guide)의 정밀도가 주요 요인으로 Z축에 대한 회전오차가 발생하며, 측정프로브와 스테이지의 제작, 조립 공차 등으로 인해서도 회전오차는 발생 가능하다. 이러한 회전오차는 단일 측정영역의 크기가 커질수록 측정데이터에 더 많은 영향을 미친다. 예를 들어, 현미경과 같이 미소한 영역을 측정하는 경우에는 Z축에 대한 회전오차의 영향이 비교적 작지만, 일반적인 스케일의 측정이나 하나의 측정영역이 큰 경우(일례로, 대형 망원경(Giant Magellan Telescope)의 대형 광학계(반사경)의 가공을 위한 측정)에는 Z축에 대한 회전오차 성분도 반드시 고려해야 한다.FIG. 2 is a plan view for explaining a geometric relationship of measurement areas caused by a rotation error with respect to the Z-axis in one embodiment of the present invention. FIG. In FIG. 2, rotational error is generated with respect to the Z-axis because the accuracy of the linear guide is a major factor, and rotational errors can also be generated due to fabrication and assembly tolerances of the measurement probe and stage. This rotational error has a greater effect on the measured data as the size of a single measurement area increases. For example, in the case of microscopic areas such as a microscope, the influence of the rotation error on the Z axis is relatively small. However, when a general scale measurement or a single measurement area is large (for example, a Giant Magellan Telescope) (Reflection mirror)), the rotation error component with respect to the Z axis must also be considered.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3의 실시예에 따른 6자유도 정합 방법은 도 4의 실시예에 따른 6자유도 정합 시스템(400)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합 방법이 포함하는 각각의 단계들은 6자유도 정합 시스템(400) 또는 6자유도 정합 시스템(400)이 포함하는 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 6자유도 정합 시스템(400)은 도 4에 도시된 바와 같이, 획득부(410), 1차 교정부(420), 2차 교정부(430) 및 3차 교정부(440)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a 6-degree-of-freedom matching method according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a 6-degree-of-freedom matching system in an embodiment of the present invention . The 6 degree of freedom matching method according to the embodiment of FIG. 3 may be performed by the 6 degree of freedom matching system 400 according to the embodiment of FIG. For example, each of the steps involved in the 6 degrees of freedom matching method may be performed by a component included in the 6 degrees of freedom matching system 400 or the 6 degrees of freedom matching system 400. [ The six degree of freedom matching system 400 may include an acquiring unit 410, a primary calibration unit 420, a secondary calibration unit 430 and a tertiary calibration unit 440, as shown in FIG. have.

단계(310)에서 6자유도 정합 시스템(400) 또는 획득부(410)는 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 3차원 측정데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 3차원 측정데이터는 형상 측정 장치에서 측정되는 측정영역(Field Of View, F.O.V.) 내의 높이 정보를 기계적 이송장치(stage)를 통해 순차적으로 측정한 복수의 측정데이터를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 측정데이터들 중 서로 인접한 측정데이터간에는 나타나는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 수직진직도(vertical straightness), 선형위치결정(linear positioning) 및 수평진직도(horizontal straightness) 각각에 대해, 상술한 6가지의 오차성분이 나타나게 된다. 본 실시예에 따른 6자유도 정합 방법은 이러한 오차성분을 최소화하여 순차적으로 측정된 측정데이터들을 정합(stitching)할 수 있다. In step 310, the six degrees-of-freedom matching system 400 or the acquiring unit 410 may acquire three-dimensional measurement data measured using a shape measuring apparatus. Here, the three-dimensional measurement data may include a plurality of measurement data sequentially measuring height information in a measurement area (Field Of View, F.O.V.) measured by a shape measuring device through a mechanical transfer stage. At this time, a roll, a pitch, a yaw, a vertical straightness, a linear positioning, and a horizontal straight line appear between adjacent measurement data among a plurality of measurement data. straightness, the above six error components are displayed. The 6-degree-of-freedom matching method according to the present embodiment can minimize the error component and stitch the measurement data sequentially measured.

이를 위해, 6자유도 정합 방법은 단계(320) 내지 단계(340)를 더 포함할 수 있다. 이때, 단계(320) 내지 단계(340)는 측정대상의 형상에 따라 수행되는 순서가 변경될 수 있다.To this end, the six degrees of freedom matching method may further comprise steps 320 to 340. [ In this case, steps 320 to 340 may be performed according to the shape of the measurement object.

형상 측정 장치는 6자유도 정합 시스템(400)에 포함되거나 또는 6자유도 정합 시스템(400)과 서로 연계되어 유무선 인터페이스를 통해 통신하도록 구성될 수 있다.The shape measuring apparatus may be included in the six degrees of freedom matching system 400 or may be configured to communicate with the six degrees of freedom matching system 400 via a wired or wireless interface.

단계(320)에서 6자유도 정합 시스템(400) 또는 1차 교정부(420)는 3차원 측정데이터의 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll), Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정할 수 있다. 일례로, 서로 인접한 측정영역 사이의 관계는 도 5와 같이 나타낼 수 있다.In step 320, the six degrees of freedom matching system 400 or the first order calibration unit 420 receives the vertical straightness of the three-dimensional measurement data, the rotation error on the X axis, the rotation on the Y axis Pitch can be corrected. For example, the relationship between measurement areas adjacent to each other can be represented as shown in FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll) 및 Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 포함한 인접한 두 측정영역 사이의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 이때, 도 5에 나타난 평면 방정식의 계수 a, b 및 c는 X축에 대한 회전오차, Y축에 대한 회전오차 및 수직진직도에 각각 대응할 수 있다. 도 5에 도시된 평면 방정식은 아래 수학식 1과 같다.5 is a graph showing an example of the relationship between two adjacent measurement regions including a vertical straightness, a rotation error about the X axis, and a rotation error with respect to the Y axis in one embodiment of the present invention. Fig. Here, the coefficients a, b, and c of the plane equation shown in FIG. 5 may correspond to the rotation error with respect to the X axis, the rotation error with respect to the Y axis, and the straightness straightness, respectively. The planar equation shown in FIG. 5 is expressed by Equation 1 below.

Figure pat00008
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다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 6자유도 정합 시스템(400) 또는 1차 교정부(420)는 단계(320)에서 3차원 측정데이터의 인접한 측정영역 사이의 관계를 나타내는 평면 방정식의 계수들(상술한 a, b 및 c)을 최소제곱법을 이용하여 산출함으로써, X축에 대한 회전오차, Y축에 대한 회전오차 및 수직진직도를 교정할 수 있다.Referring again to Figures 3 and 4, the 6-degree-of-freedom matching system 400 or the first order orthogonal 420 calculates the coefficients of the planar equation representing the relationship between adjacent measurement regions of the three- (A, b, and c described above) are calculated by using the least square method, the rotation error with respect to the X-axis, the rotation error with respect to the Y-axis, and the straightness straightness can be corrected.

단계(330)에서 6자유도 정합 시스템(400) 또는 2차 교정부(430)는 3차원 측정데이터의 z축에 대한 회전오차(Yaw)를 교정할 수 있다. 3차원 측정데이터는 공통영역(Common Area; Overlap Area) 내부에 서로 다른 위치의 복수의 추출영역을 가질 수 있다. 여기서, 공통영역은 이미 설명한 바와 같이, 서로 인접한 측정영역간에 오버랩되는 영역을 의미할 수 있고, 추출영역은 이러한 공통영역의 내부에 포함되는 서로 다른 위치의 영역일 수 있다.In step 330, the six degree of freedom matching system 400 or the quadratic calibration unit 430 may correct the rotation error (Yaw) with respect to the z-axis of the three-dimensional measurement data. The three-dimensional measurement data may have a plurality of extraction regions at different positions within a common area (overlap area). Here, as described above, the common region may mean a region overlapping between measurement regions adjacent to each other, and the extraction region may be a region at different positions included in the common region.

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, Z축에 대한 회전오차를 교정하기 위한 데이터 추출영역을 도시한 도면이다. 도 6에서는 Z축에 대한 회전오차 'θ aw '가 공통영역 내의 두 개의 추출영역(Extraction area)을 나타내고 있다. 도 6의 일례에서는 두 개의 추출영역간 거리가 측정영역의 수직 높이의 1/3이 되도록 추출영역을 결정한 예를 나타내고 있다.6 is a diagram showing a data extraction area for correcting a rotation error with respect to the Z-axis in an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the rotation error ' ? Aw ' with respect to the Z axis represents two extraction regions in the common region. In the example of FIG. 6, an extraction region is determined so that the distance between two extraction regions is 1/3 of the vertical height of the measurement region.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 6자유도 정합 시스템(400) 또는 2차 교정부(430)는 단계(330)에서 복수의 추출영역 각각에 대해 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정할 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합 시스템(400) 또는 2차 교정부(430)는 단계(330)에서 상호상관함수의 계수가 최대가 되는 공간지연(spatial delay) 값을 산출하고, 공간지연 값에 대한 벡터들의 각도 차를 이용하여 Z축에 대한 회전오차를 추정함으로써, Z축에 대한 회전오차를 교정할 수 있다.Referring again to Figures 3 and 4, the 6-degree-of-freedom matching system 400 or the quadratic calibration unit 430 performs a cross-correlation function between the extracted data pairs for each of the plurality of extraction regions in step 330, correlation can be used to correct the rotation error with respect to the Z axis. For example, the 6-degree-of-freedom matching system 400 or the quadratic calibration unit 430 calculates a spatial delay value at which the coefficient of the cross-correlation function becomes the maximum at step 330, By estimating the rotation error with respect to the Z axis using the angular difference of the vectors, the rotation error with respect to the Z axis can be corrected.

단계(340)에서 6자유도 정합 시스템(400) 또는 3차 교정부(440)는 3차원 측정데이터의 선형위치결정(Linear Positioning) 및 수평진직도(Horizontal Straightness)를 교정할 수 있다.In step 340, the 6-degree-of-freedom matching system 400 or the cubic unit 440 can calibrate the linear positioning and horizontal straightness of the three-dimensional measurement data.

도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 선형위치결정 및 수평진직도를 교정하기 위한 공통영역 내의 데이터 추출영역을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 상호상관함수와 공간지연을 이용하여 위치결정오차와 수평진직도를 추정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 나타난 데이터 추출영역은 하나의 데이터 추출영역이 다른 하나의 데이터 추출영역을 포함하는 형태로 구성되어 있다. 이러한 데이터 추출영역간의 상호상관함수를 통해 도 8에서와 같이 공간지연을 측정할 수 있으며, 측정된 공간지연을 이용하여 선형위치결정 및 수평진직도가 추정될 수 있다.FIG. 7 is a view showing a data extraction area in a common area for calibrating linear positioning and horizontal straightness in an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a cross- And a method of estimating a positioning error and a horizontal straightness using space delay. The data extraction area shown in FIG. 7 is configured such that one data extraction area includes another data extraction area. The spatial delay can be measured through the cross-correlation function between the data extracting regions as shown in FIG. 8, and linear positioning and horizontal straightness can be estimated using the measured spatial delay.

도 7 및 도 8에서 설명하는 공통영역은 단계(330)과 단계(320)에 의해 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll), Y축에 대한 회전오차(Pitch) 및 z축에 대한 회전오차(Yaw)가 교정된 공통영역을 나타내고 있다. 그러나, 이미 설명한 바와 같이, 오차성분의 교정 순서(단계(320) 내지 단계(340)의 순서)는 측정대상의 형상에 따라 유연하게 변경될 수 있다.The common areas described in FIGS. 7 and 8 are obtained by the steps 330 and 320 in accordance with a vertical straightness, a rotation error with respect to the X axis, a rotation error with respect to the Y axis, and the rotation error (Yaw) with respect to the z-axis is corrected. However, as described above, the order of calibration of the error components (the order of steps 320 to 340) can be changed flexibly according to the shape of the measurement object.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 6자유도 정합 시스템(400) 또는 3차 교정부(440)는 단계(340)에서 동일한 측정영역에 포함된 복수의 추출영역 각각에 대해 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수를 통해 나타나는 공간지연을 이용하여 선형위치결정 및 수평진직도를 추정함으로써, 선형위치결정 및 수평진직도를 교정할 수 있다. 이때, 복수의 추출영역 중 하나의 추출영역은 복수의 추출영역 중 다른 하나의 추출영역을 포함하도록 구성될 수 있다.Referring again to Figures 3 and 4, the 6-degree-of-freedom matching system 400 or the tertiary orthogonal unit 440 may be used to calculate the distance between extracted data pairs for each of the plurality of extraction regions included in the same measurement region at step 340 Linear positioning and horizontal straightness can be calibrated by estimating linear positioning and horizontal straightness using the spatial delay introduced by the cross correlation function. At this time, one extraction region of the plurality of extraction regions may be configured to include another extraction region of the plurality of extraction regions.

도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기계적 이송장치를 통해 순차적으로 데이터가 측정되는 측정대상의 측정영역들을 나타낸 도면이다. 도 9에서는 측정대상에 대해 측정된 복수의 측정영역들을 나타내고 있으며, 이러한 복수의 측정영역들 중 서로 인접함 측정영역들간에 공통영역(Common Area; Overlap Area)이 존재함을 나타내고 있다. 이때, 이미 설명한 바와 같이, 기계적 이송장치와 형상 측정 장치를 이용하여 각각의 측정영역들에 대한 측정데이터들이 생성될 수 있으며, 공통영역에 대한 높이 차이가 최소가 되도록 서로 인접한 측정영역의 측정데이터들에 대한 오차들이 교정될 수 있다.FIG. 9 is a diagram illustrating measurement areas of a measurement object in which data is sequentially measured through a mechanical transfer device in an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 9 shows a plurality of measurement areas measured for an object to be measured, and indicates that a common area (an overlap area) exists between adjacent measurement areas among the plurality of measurement areas. At this time, as already described, measurement data for each measurement area can be generated using the mechanical transfer device and the shape measurement device, and measurement data of the measurement area adjacent to each other such that the height difference with respect to the common area is minimized Can be corrected.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 임의의 측정대상과 임의의 측정대상을 두 번에 걸쳐 순차적으로 측정한 측정데이터들의 일례를 도시한 도면이다.10 to 12 are diagrams showing an example of measurement data obtained by sequentially measuring an arbitrary measurement object and an arbitrary measurement object twice in one embodiment of the present invention.

도 10은 임의의 측정대상과 측정대상에서 순차적으로 측정하기 위한 두 개의 측정영역(FOV1 및 FOV2)을 나타내고 있다. 이때, 도 11은 측정영역 FOV1에 대한 측정데이터를, 도 12는 측정영역 FOV2에 대한 측정데이터를 각각 나타내고 있다. FOV1은 FOV1과 FOV2의 정합을 위한 기준면으로 활용되었고, 기준면 FOV1에 대해 FOV2는 앞서 설명한 6가지의 모든 기하학적 오차성분이 유입된 일례를 나타내고 있다.Fig. 10 shows two measurement areas FOV1 and FOV2 for sequentially measuring an object to be measured and an object to be measured. 11 shows the measurement data for the measurement area FOV1 and FIG. 12 shows the measurement data for the measurement area FOV2, respectively. FOV1 is used as a reference plane for the matching of FOV1 and FOV2, and FOV2 for the reference plane FOV1 shows an example in which all the six geometrical error components described above are introduced.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 측정데이터들에 순차적으로 교정을 수행한 결과의 일례를 도시한 도면이다.FIGS. 13 to 16 are diagrams showing an example of results of sequentially performing calibration on measurement data in an embodiment of the present invention. FIG.

도 13은 기계적 이송장치(stage)의 이송량만을 이용하여 FOV1 및 FOV2를 정합한 결과의 일례를 나타내고 있다.Fig. 13 shows an example of the result of matching FOV1 and FOV2 using only the feed amount of the mechanical transfer stage.

도 14는 도 13의 결과에서 최소제곱법을 이용하여 수직진직도, X축에 대한 회전오차 및 Y축에 대한 회전오차를 교정하여 각각의 오차를 최소화한 결과의 일례를 나타내고 있다. 수직진직도, X축에 대한 회전오차 및 Y축에 대한 회전오차를 교정하는 것은 도 3의 단계(320)를 통해 설명한 바 있다.FIG. 14 shows an example of a result obtained by calibrating the vertical straightness, the rotation error with respect to the X-axis, and the rotation error with respect to the Y-axis using the least square method in the result of FIG. 13, and minimizing each error. Calibrating the vertical straightness, the rotation error with respect to the X axis, and the rotation error with respect to the Y axis has been described in step 320 of FIG.

도 15는 도 14의 결과에서 상호상관함수를 이용하여 Z축에 대한 회전오차를 교정한 결과의 일례를 나타내고 있다. Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것은 도 3의 단계(330)를 통해 설명한 바 있다.FIG. 15 shows an example of the result of correcting the rotation error with respect to the Z-axis using the cross-correlation function in the result of FIG. Calibrating the rotational error with respect to the Z axis has been described in step 330 of FIG.

도 16은 도 15의 결과에서 상호상관함수를 이용하여 위치결정오차 및 수평진직도를 교정한 결과의 일례를 나타내고 있다. 위치결정오차 및 수평진직도를 교정하는 것은 도 3의 단계(340)를 통해 설명한 바 있다.FIG. 16 shows an example of a result of correcting the positioning error and the horizontal straightness using the cross-correlation function in the result of FIG. Calibrating the positioning error and horizontal straightness has been described in step 340 of FIG.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 최소제곱접합을 이용한 3자유도 정합 방법을 대체할 수 있으며, 구동으로 인해 반드시 나타나는 6자유도의 기하학적 오차성분 모두를 최소화하여 측정데이터의 정합 오차를 교정할 수 있다. 또한, 이 6자유도 정합 방법을 이용하면, 측정데이터의 횡방향 분해능에 비해 구동정밀도가 낮은 스테이지를 사용하여도 신뢰성 높은 정합 데이터를 얻을 수 있어서 측정기 개발/제작 비용 절감 및 정합 오차를 낮출 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법은 정밀도가 높은 대면적 측정데이터를 획득할 수 있는 기반이 될 수 있다. 또한, 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법은 서로 다른 분해능을 갖는 이종의 측정기를 이용하여 동일한 영역을 측정하는 경우에, 두 측정데이터간에 기하학적 관계를 일치시키기 위해 적용될 수도 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to replace the 3-degree-of-freedom matching method using the existing least squares joining method, and to correct the registration error of the measurement data by minimizing all of the geometric error components of 6 degrees of freedom . Also, by using this 6-DOF matching method, it is possible to obtain highly reliable matching data even if a stage having a lower driving precision than the lateral resolution of the measurement data is used, thereby reducing the development / manufacturing cost of the measuring device and lowering the registration error . Accordingly, the 6-degree-of-freedom matching method of the three-dimensional measurement data according to the embodiments of the present invention can be a basis for obtaining large-area measurement data with high accuracy. In addition, the 6-degree-of-freedom matching method of the three-dimensional measurement data may be applied to match the geometric relationship between the two measurement data when the same area is measured using a heterogeneous measuring instrument having different resolutions.

이상에서 설명된 시스템은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템 및 시스템의 구성요소들은, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The system described above may be implemented with hardware components, software components, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the components of the system and system described in the embodiments may be, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array ), A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

400: 6자유도 정합 시스템
410: 획득부
420: 1차 교정부
430: 2차 교정부
440: 3차 교정부
400: 6 degrees of freedom matching system
410:
420: primary school
430: Secondary school
440: tertiary governance

Claims (13)

3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법에 있어서,
형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 상기 3차원 측정데이터를 획득하는 단계;
상기 3차원 측정데이터의 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll) 및 Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하는 1차 교정 단계;
상기 3차원 측정데이터의 Z축에 대한 회전오차(Yaw)를 교정하는 2차 교정 단계; 및
상기 3차원 측정데이터의 선형위치결정(Linear Positioning) 및 수평진직도(Horizontal Straightness)를 교정하는 3차 교정 단계
를 포함하는 6자유도 정합 방법.
In a 6-degree-of-freedom matching method of three-dimensional measurement data,
Obtaining the three-dimensional measurement data measured using a shape measuring apparatus;
A first calibration step of calibrating a vertical straightness of the three-dimensional measurement data, a rotation error with respect to the X-axis, and a rotation error with respect to the Y-axis;
A second calibration step of calibrating a rotation error (Yaw) with respect to the Z axis of the three-dimensional measurement data; And
A third calibration step of calibrating the linear positioning and the horizontal straightness of the three-dimensional measurement data;
/ RTI >
제1항에 있어서,
상기 1차 교정 단계는,
상기 3차원 측정데이터의 인접한 측정영역 사이의 관계를 나타내는 평면 방정식의 계수들을 최소제곱법을 이용하여 산출하여 상기 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll), Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하고,
상기 계수들은 각각 상기 X축에 대한 회전오차, 상기 Y축에 대한 회전오차 및 상기 수직진직도에 대응하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first calibration step comprises:
The coefficients of the planar equation representing the relationship between adjacent measurement areas of the three-dimensional measurement data are calculated using the least squares method, and the vertical straightness, the rotation error with respect to the X axis, Correcting the rotation error (Pitch)
Wherein the coefficients respectively correspond to a rotation error with respect to the X-axis, a rotation error with respect to the Y-axis, and the straightness straightness
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 2차 교정 단계는,
서로 인접한 측정영역이 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해, 데이터를 추출하고, 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second calibration step comprises:
Data is extracted for each of a plurality of extraction areas included in a common area that is an area where measurement areas adjacent to each other overlap with each other, To correct the rotation error for
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제3항에 있어서,
상기 2차 교정 단계는,
상기 상호상관함수의 계수가 최대가 되는 공간지연(spatial delay) 값을 산출하고, 상기 공간지연 값에 대한 벡터들의 각도 차를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 추정함으로써, 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method of claim 3,
Wherein the second calibration step comprises:
Calculating a spatial delay value at which the coefficient of the cross-correlation function becomes maximum, and estimating a rotation error with respect to the Z-axis using an angle difference of vectors with respect to the spatial delay value, Correcting rotation error
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 3차 교정 단계는,
서로 인접한 측정영역이 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 통해 나타나는 공간지연을 이용하여 상기 선형위치결정 및 상기 수평진직도를 추정함으로써, 상기 선형위치결정 및 상기 수평진직도를 교정하고,
상기 복수의 추출영역 중 하나의 추출영역은 상기 복수의 추출영역 중 다른 하나의 추출영역을 포함하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the third calibration step comprises:
Extracting data for each of a plurality of extraction areas included in a common area that is an area where adjacent measurement areas overlap each other and extracting a spatial delay caused by a cross-correlation function between the extracted data pairs Correcting the linear positioning and the horizontal straightness by estimating the linear positioning and the horizontal straightness,
Wherein one extraction region of the plurality of extraction regions includes another extraction region of the plurality of extraction regions
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 3차원 측정데이터의 오차 범위를 기계적 이송장치(Stage)의 정밀도로 제한시키는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
Limiting the error range of the three-dimensional measurement data to the accuracy of the mechanical transferring device (Stage)
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 3차원 측정데이터는, 상기 형상 측정 장치에서 측정되는 측정영역 내의 높이 정보를 기계적 이송장치(stage)를 통해 순차적으로 측정한 복수의 측정데이터를 포함하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
The three-dimensional measurement data may include a plurality of measurement data sequentially measuring height information in a measurement area measured by the shape measurement device through a mechanical transfer stage
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 3차원 측정데이터의 측정영역의 형태는 사각형 또는 원형을 포함하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
The shape of the measurement area of the three-dimensional measurement data may include a rectangle or a circle
And the 6-degree-of-freedom matching method.
제1항에 있어서,
상기 1차 교정 단계, 상기 제2 교정 단계 및 상기 제3 교정 단계는 측정대상의 형상에 따라 실행 순서가 변경되는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first calibration step, the second calibration step and the third calibration step are performed in such a manner that the execution order is changed according to the shape of the measurement object
And the 6-degree-of-freedom matching method.
3차원 측정데이터의 6자유도 정합 시스템에 있어서,
형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 상기 3차원 측정데이터를 획득하는 획득부;
상기 3차원 측정데이터의 수직진직도(Vertical Straightness), X축에 대한 회전오차(Roll) 및 Y축에 대한 회전오차(Pitch)를 교정하는 1차 교정부;
상기 3차원 측정데이터의 Z축에 대한 회전오차(Yaw)를 교정하는 2차 교정부; 및
상기 3차원 측정데이터의 선형위치결정(Linear Positioning) 및 수평진직도(Horizontal Straightness)를 교정하는 3차 교정부
를 포함하는 6자유도 정합 시스템.
In a six degrees of freedom matching system of three-dimensional measurement data,
An obtaining unit obtaining the three-dimensional measurement data measured using a shape measuring apparatus;
A primary calibration unit for calibrating a vertical straightness of the three-dimensional measurement data, a rotation error with respect to the X-axis, and a rotation error with respect to the Y-axis;
A quadratic calibration unit for calibrating a rotation error (Yaw) with respect to the Z axis of the three-dimensional measurement data; And
A third calibration unit for calibrating linear positioning and horizontal straightness of the three-dimensional measurement data,
6 degrees of freedom matching system.
제10항에 있어서,
상기 2차 교정부는,
서로 인접한 측정영역이 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해, 데이터를 추출하고, 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 Z축에 대한 회전오차를 교정하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the secondary calibration unit comprises:
Data is extracted for each of a plurality of extraction areas included in a common area that is an area where adjacent measurement areas overlap each other and data is extracted by using a cross- To correct the rotation error for
A 6-degree-of-freedom matching system.
제10항에 있어서,
상기 3차원 측정데이터는, 상기 형상 측정 장치에서 측정되는 측정영역 내의 높이 정보를 기계적 이송장치(stage)를 통해 순차적으로 측정한 복수의 측정데이터를 포함하는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 시스템.
11. The method of claim 10,
The three-dimensional measurement data may include a plurality of measurement data sequentially measuring height information in a measurement area measured by the shape measurement device through a mechanical transfer stage
A 6-degree-of-freedom matching system.
제10항에 있어서,
측정대상의 형상에 따라 상기 1차 교정부, 2차 교정부 및 3차 교정부의 동작 순서가 결정되는 것
을 특징으로 하는 6자유도 정합 시스템.
11. The method of claim 10,
The order of operation of the primary, secondary, and tertiary angles is determined according to the shape of the object to be measured
A 6-degree-of-freedom matching system.
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