KR20180055467A - 공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법 - Google Patents

공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법 Download PDF

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Abstract

공간 좌표 측정 시스템이 제공된다. 이 공간 좌표 측정 시스템은 측정 대상을 촬영하여 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하되, 2개의 촬상 소자들로 구성된 촬상부 및 촬상부에서 도출된 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 이용하여 측정 대상을 추적하여 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 3개의 레이저 추적기들로 구성된 추적부를 포함한다. 레이저 추적기들은 다변측량법을 이용하여 측정 대상의 제 2 공간 좌표를 도출한다.

Description

공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법{Space Coordinate Measurement System and Method of Space Coordinate Measurement Using the Same}
본 발명은 공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 레이저 추적기를 이용하여 넓은 영역의 측정 대상에 대해 정밀 분해능을 갖는 공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법에 관한 것이다.
오늘날의 반도체, 디스플레이(display), 초고속 정보 통신을 포함한 첨단 산업을 주도하는 핵심 기술들은 하드웨어(hardware) 면에서 높은 정밀도를 요구하고 있으며, 이에 요구되는 정밀도는 수백 밀리미터(mm)의 넓은 영역에서 나노미터(nm) 단위의 기능을 구현하는 극초정밀의 수준에 이르고 있다.
이러한 넓은 영역에서 극초정밀에 대한 기술적 수요는 수 내지 수십 나노미터 수준의 빛의 파장 크기 이하의 영역에서 구현될 수 있는 측정 기술을 요구하고 있다. 이러한 측정 기술 중 레이저(laser)를 이용한 광학 간섭계는 비접촉 방식으로 측정 대상에 손상을 주지 않고 수 나노미터 수준의 분해능으로 측정할 수 있기 때문에, 이에 대한 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
기존의 레이저 거리 측정 기술은 측정 변위를 누적하여 거리를 측정하는 상대 거리 간섭계의 원리를 기본으로 하므로 넓은 영역에서 변위를 측정할 때 발생하는 오차들이 누적되어 나타나는 문제가 있으며, 공간 상의 장애물로 인해서 측정이 중단되면 그동안의 거리 변화 정보를 누적할 수 없으므로, 거리 측정 정보를 잃어 버리게 된다는 문제가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해 절대 거리 간섭계가 제안되었으며, 이는 기존의 상대 거리 간섭계와는 달리 측정 대상의 이동 및 측정 변위의 누적 없이 한 번에 거리를 측정할 수 있는 장점이 있는바, 이러한 절대 거리 간섭계에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한 절대 거리 간섭계는 측정 정밀도의 한계가 있었으나, 최근 펨토초(femtosecond : fs) 레이저를 적용하여 측정 정밀도가 향상되었으며, 복수의 펨토초 레이저 기반 절대 거리 간섭계들을 사용한 다변측량법(multi-lateration) 방식을 통해 공간 좌표를 측정하는 연구가 제시되고 있다. 하지만, 아직까지 복수의 측정 대상들 각각의 거리 및 공간 좌표를 분리하여 측정할 수 있는 기술이 미비한 수준이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측정 대상의 공간 상의 초기 위치 파악하고, 추적 도중에 측정 대상의 위치를 놓칠 경우 빠르게 찾아 다시 연속적인 측정을 가능하게 하는 동시에 다변측량법 알고리즘의 연산이 정확하고 빠르게 수행되어 측정 대상의 공간 좌표를 효과적으로 획득할 수 있는 공간 좌표 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 측정 대상의 공간 상의 초기 위치 파악하고, 측정 대상의 위치를 놓칠 경우 빠르게 찾아 다시 연속적인 측정을 가능하게 하는 동시에 다변측량법 알고리즘의 연산이 정확하고 빠르게 수행되어 측정 대상의 공간 좌표를 효과적으로 획득할 수 있는 공간 좌표 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 공간 좌표 측정 시스템을 제공한다. 이 공간 좌표 측정 시스템은 측정 대상을 촬영하여 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하되, 2개의 촬상 소자들로 구성된 촬상부 및 촬상부에서 도출된 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 이용하여 측정 대상을 추적하여 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 3개의 레이저 추적기들로 구성된 추적부를 포함할 수 있다. 레이저 추적기들은 다변측량법을 이용하여 측정 대상의 제 2 공간 좌표를 도출할 수 있다.
촬상 소자는 시시디 이미지 센서이고, 촬상부는 스테레오 카메라 방식일 수 있다.
촬상부에서 도출된 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표는 2차원 또는 3차원 형태일 수 있다.
제 1 공간 좌표는 측정 대상의 초기 위치에 대한 것 또는 3개의 레이저 추적기들이 측정 대상을 놓친 상태에서의 측정 대상의 위치에 대한 것일 수 있다.
레이저 추적기는 펨토초 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.
레이저 추적기는 레이저 간섭계와 연결되어 측정 대상을 추적하면서 절대 거리 또는 상대 거리를 측정할 수 있다.
추적부는 하나의 추가적인 레이저 추적기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 공간 좌표 측정 방법을 제공한다. 이 방법은 앞서 설명된 공간 좌표 측정 시스템을 이용할 수 있다. 이 방법은 촬상부가 측정 대상을 촬영하여 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하는 것 및 촬상부에서 도출된 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 이용하여 추적부에서 3개의 레이저 추적기들로 측정 대상을 추적하여 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 것을 포함할 수 있다. 레이저 추적기들은 다변측량법을 이용하여 측정 대상의 제 2 공간 좌표를 도출할 수 있다.
촬상부에서 도출된 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표는 2차원 또는 3차원 형태일 수 있다.
제 1 공간 좌표는 측정 대상의 초기 위치에 대한 것 또는 3개의 레이저 추적기들이 측정 대상을 놓친 상태에서의 측정 대상의 위치에 대한 것일 수 있다.
제 2 공간 좌표를 도출하는 것은 초깃값 및 경계 조건을 적용한 제 1 공간 좌표와 공간 좌표가 정의된 대상의 거리를 도출한 값을 비선형 최소 자승법을 이용하여 레이저 추적기들의 공간 좌표를 도출하는 것, 및 초깃값 및 경계 조건을 적용한 제 1 공간 좌표, 측정 대상의 거리를 측정한 값과 레이저 추적기들에 의해 도출된 공간 좌표를 비선형 최소 자승법을 이용하여 측정 대상의 제 2 공간 좌표를 도출하는 것을 포함할 수 있다.
하나의 추가적인 레이저 추적기를 더 포함하는 추적부는 측정 대상을 추적하여 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 촬상부가 측정 대상의 공간 상의 초기 위치를 파악하고, 그리고 추적부가 측정 대상의 위치를 놓칠 경우 빠르게 찾음으로써, 측정 대상에 대한 연속적인 측정이 가능할 수 있다. 이에 따라, 다변측량법 알고리즘의 연산이 정확하고 빠르게 수행되어 측정 대상의 공간 좌표를 효과적으로 획득할 수 있는 공간 좌표 측정 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 촬상부가 측정 대상의 공간 상의 초기 위치를 파악하고, 그리고 추적부가 측정 대상의 위치를 놓칠 경우 빠르게 찾음으로써, 측정 대상에 대한 연속적인 측정이 가능할 수 있다. 이에 따라, 다변측량법 알고리즘의 연산이 정확하고 빠르게 수행되어 측정 대상의 공간 좌표를 효과적으로 획득할 수 있는 공간 좌표 측정 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표 측정 시스템을 이용하여 공간 좌표 측정 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나(rounded) 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표 측정 시스템을 이용하여 공간 좌표 측정 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 공간 좌표 측정 시스템은 측정 대상(100)을 촬영하여 측정 대상(100)에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하는 촬상부(120) 및 촬상부(120)에서 도출된 측정 대상(100)에 대한 제 1 공간 좌표를 이용하여 측정 대상(100)을 추적하여 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 추적부(110)를 포함할 수 있다.
촬상부(120)는 2개의 촬상 소자들로 구성될 수 있다. 촬상 소자는 시시디(Charge-Coupled Device : CCD) 이미지 센서(image sensor)이고, 그리고 촬상부(120)는 스테레오 카메라(stereoscopic camera) 방식일 수 있다. 이에 따라, 촬상부(120)는 측정 대상(100)에 대한 2차원 또는 3차원 형태의 제 1 공간 좌표를 도출할 수 있다.
추적부(110)는 측정 대상을 추적하는 3개의 레이저 추적기들(112, 114 및 116)로 구성될 수 있다. 추적부(110)는 하나의 추가적인 레이저 추적기(118)를 더 포함할 수 있다. 추적부(110)가 하나의 추가적인 레이저 추적기(118)를 더 포함함으로써, 추적부(110)가 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표를 도출하는 속도가 보다 높아지고, 그리고 근사 오류가 보다 줄어들 수 있다. 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)는 펨토초 레이저 빔(beam)을 발생시킬 수 있다. 또한, 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)는 레이저 간섭계와 연결되어 측정 대상(100)을 추적하면서 절대 거리 또는 상대 거리를 측정할 수 있다. 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)은 다변측량법을 이용하여 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표를 도출할 수 있다. 즉, 3개 이상의 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)은 각각의 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)의 위치 좌표와 각각의 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)에서 측정 대상(100)까지의 거리 값을 통해 제 2차 공간 좌표를 도출할 수 있다.
제 2 공간 좌표를 도출하는 것은 초깃값 및 경계 조건을 적용한 제 1 공간 좌표와 공간 좌표가 정의된 대상의 거리를 도출한 값을 비선형 최소 자승법을 이용하여 레이저 추적기들의 공간 좌표를 도출하는 것인 자가 보정 단계, 및 초깃값 및 경계 조건을 적용한 제 1 공간 좌표, 측정 대상(100)의 거리를 측정한 값과 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)에 의해 도출된 공간 좌표를 비선형 최소 자승법을 이용하여 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표를 도출하는 것인 공간 좌표 측정 단계를 포함할 수 있다.
다변측량법 알고리즘(algorithm)은 미리 측정된 또는 자가 보정법으로 도출된 3개 이상의 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)의 위치 좌표를 기준으로 로컬(local) 좌표계를 지정한다. 각각의 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)에서 측정 대상(100)까지의 거리가 측정된다. 비선형 최소 자승법을 적용하여 각각의 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)에서 측정된 거리 값과 각각의 레이저 추적기(112, 114, 116 또는 118)의 위치 좌표 및 미지수인 측정 대상(100)의 공간 좌표의 오차가 최소가 되도록 하여, 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표가 도출될 수 있다. 비선형 최소 자승법이 적용되었을 때, 초깃값에 따라 근의 근사 속도 및 근사 오류 발생에 영향이 주어질 수 있다. 즉, 해에 해당하는 초깃값을 설정해줌으로써, 근사 속도가 높아질 수 있고, 근사 오류가 줄어들 수 있다.
다변측량법에 의한 측정 대상(100)의 공간 좌표 측정을 할 때, 측정 알고리즘을 통해 3개 이상의 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)을 통해 측정하고, 이를 다변측량법 알고리즘에 적용하여 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표가 도출될 수 있다. 이때, 3개 이상의 변들을 각각 측정한 거리 값에서 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표를 도출하는 방법으로 비선형 최소 자승법이 적용되며, 이는 3개 이상의 변들에 대해 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)과 측정 대상(100) 사이를 실제 측정한 거리 값인 복수의 측정된 거리 값들과, 자가 보정 또는 측정으로 인해 미리 알고 있는 값들인 레이저 측정기들(112, 114, 116 및 118) 각각의 위치 좌표와 미지수인 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표 사이의 거리 값의 오차가 최소가 되도록 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표에 해당하는 해가 근사적으로 구해질 수 있다. 이때 적용되는 비선형 최소 자승법은 초깃값에 따라 근사 속도에 영향을 주며, 또한, 근사된 해가 잘못된 결과를 낼 수 있다. 그러므로 촬상부(120)에서 도출된 측정 대상(100)에 대한 대략적인 제 1 공간 좌표를 측정 알고리즘에서 경계 조건으로 정함으로써, 비선형 최소 자승법에 의한 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표의 도출 속도가 높아지고, 그리고 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표의 오류가 감소할 수 있다.
또한, 다변측량법에서 3개의 레이저 추적기들(112, 114 및 116)을 사용하여 3차원 형태의 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표의 도출이 가능하지만, z축에 대한 부호 오류가 발생할 수 있다. 또한, 자가 보정을 통해 레이저 추적기들(112, 114, 116) 각각의 위치 좌표를 구하기 위해 하나의 추가적인 레이저 추적기(118)가 필요할 수 있다. 그러나 촬상부(120)가 적용되면 하나의 추가적인 레이저 추적기(118)의 역할을 대체할 수 있기 때문에, 3개의 레이저 추적기들(112, 114 및 118)로만 구성된 조밀한 공간 좌표 측정 시스템이 구성될 수 있다.
이에 더하여, 다변측량법에서 측정 대상(100)의 3차원 형태의 제 2 공간 좌표를 도출하기 위해, 먼저 레이저 추적기들(112, 114 및 116) 각각의 위치 좌표를 알아야 한다. 이는 다른 측정 장치를 사용하여 직접 측정하기도 하지만, 실질적으로 적용하기는 어렵고, 자가 보정을 적용하여 레이저 추적기들(112, 114 및 116) 각각의 위치 좌표를 도출하고, 이들 또한 비선형 최소 자승법을 기반으로 구해질 수 있다. 즉, 촬상부(120)를 통해 3개 이상의 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118) 각각의 대략적인 위치 좌표가 구해지고, 이들을 비선형 최소 자승법의 경계 조건으로 적용함으로써, 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표에 해당하는 해에 대한 근사 속도가 높아질 수 있고, 그리고 근사 오류가 줄어들 수 있어 측정 대상(100)의 제 2 공간 좌표에 해당하는 해가 이상적인 값에 더 가까워질 수 있다.
다변측량법에 의한 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표를 도출할 때, 촬상부(120)는 측정 대상(100)의 초기 위치를 파악하거나, 또는 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)이 측정 대상(100)을 놓칠 경우 측정 대상(100)을 빠르게 찾기 위한 역할을 수행할 수 있다. 움직이는 측정 대상(100)에 대해 다변측량법으로 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표를 도출할 때, 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)로 측정 대상(100)을 추적하기 때문에, 실시간으로 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표가 도출될 수 있다. 이때, 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)은 촬상부(120)를 통해 도출된 임의로 주어진 측정 대상(100)에 대한 초기 위치로 레이저 빔을 조사하여 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118) 각각으로부터 측정 대상(100) 사이의 거리를 측정하도록 구동될 수 있다.
또한, 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118) 각각으로부터 측정 대상(100) 사이의 거리를 측정하는 중 장해물 등의 원인으로 레이저 빔이 단절되어 측정 대상(100)을 놓쳤을 때, 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118) 각각은 촬상부(120)로 측정 대상(120)의 위치에 대한 정보를 수신하여 측정 대상(100)에 대한 추적 및 실시간 거리 측정을 다시 수행할 수 있다.
다변측량법에 의한 측정 대상(100)에 대한 제 2 공간 좌표를 도출할 때, 복수의 측정 대상들(100)에 대한 각각의 제 2 공간 좌표를 도출할 수 있다. 레이저 추적기들(112, 114, 116 및 118)을 적용하여 복수의 측정 대상들(100)을 각각 추적하거나, 그리고 제 2 공간 좌표를 도출할 경우, 촬상부(120)를 통해 복수의 측정 대상들(100) 각각의 초기 3차원 형태의 제 1 공간 좌표가 동시에 제공될 수 있다. 이는 복수의 측정 대상들(100)에 대해 레이저 빔 조사가 가능하도록 하며, 또한 복수의 측정 대상들(100)에 대해 다변측량법 알고리즘 상의 경계 조건을 동시에 제공함으로써, 빠르고 정확하게 복수의 측정 대상들(100) 각각에 대한 제 2 공간 좌표가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법은 측정 대상의 공간 상의 초기 위치를 파악하고, 그리고 추적부가 측정 대상의 위치를 놓칠 경우 빠르게 찾을 수 있는 촬상부를 포함함으로써, 측정 대상에 대한 연속적인 측정이 가능할 수 있다. 이에 따라, 다변측량법 알고리즘의 연산이 정확하고 빠르게 수행되어 측정 대상의 공간 좌표를 효과적으로 획득할 수 있는 공간 좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법이 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 측정 대상
110 : 추적부
112, 114, 116, 118 : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 레이저 추적기
120 : 촬상부

Claims (12)

  1. 측정 대상을 촬영하여 상기 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하되, 2개의 촬상 소자들로 구성된 촬상부; 및
    상기 촬상부에서 도출된 상기 측정 대상에 대한 상기 제 1 공간 좌표를 이용하여 상기 측정 대상을 추적하여 상기 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 상기 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 3개의 레이저 추적기들로 구성된 추적부를 포함하되,
    상기 레이저 추적기들은 다변측량법을 이용하여 상기 측정 대상의 상기 제 2 공간 좌표를 도출하는 공간 좌표 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상 소자는 시시디 이미지 센서이고, 상기 촬상부는 스테레오 카메라 방식인 공간 좌표 측정 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상부에서 도출된 상기 측정 대상에 대한 상기 제 1 공간 좌표는 2차원 또는 3차원 형태인 공간 좌표 측정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 공간 좌표는 상기 측정 대상의 초기 위치에 대한 것 또는 상기 3개의 레이저 추적기들이 상기 측정 대상을 놓친 상태에서의 상기 측정 대상의 위치에 대한 것인 공간 좌표 측정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 추적기는 펨토초 레이저 빔을 발생시키는 공간 좌표 측정 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 추적기는 레이저 간섭계와 연결되어 상기 측정 대상을 추적하면서 절대 거리 또는 상태 거리를 측정하는 공간 좌표 측정 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 추적부는 하나의 추가적인 레이저 추적기를 더 포함하는 공간 좌표 측정 시스템.
  8. 제 1항의 공간 좌표 측정 시스템을 이용한 공간 좌표 측정 방법에 있어서,
    상기 촬상부가 상기 측정 대상을 촬영하여 상기 측정 대상에 대한 제 1 공간 좌표를 도출하는 것; 및
    상기 촬상부에서 도출된 상기 측정 대상에 대한 상기 제 1 공간 좌표를 이용하여 상기 추적부에서 상기 3개의 레이저 추적기들로 상기 측정 대상을 추적하여 상기 제 1 공간 좌표보다 분해능이 높은 상기 측정 대상에 대한 제 2 공간 좌표를 도출하는 것을 포함하되,
    상기 레이저 추적기들은 다변측량법을 이용하여 상기 측정 대상의 상기 제 2 공간 좌표를 도출하는 공간 좌표 측정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 촬상부에서 도출된 상기 측정 대상에 대한 상기 제 1 공간 좌표는 2차원 또는 3차원 형태인 공간 좌표 측정 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 공간 좌표는 상기 측정 대상의 초기 위치에 대한 것 또는 상기 3개의 레이저 추적기들이 상기 측정 대상을 놓친 상태에서의 상기 측정 대상의 위치에 대한 것인 공간 좌표 측정 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 공간 좌표를 도출하는 것은:
    초깃값 및 경계 조건을 적용한 상기 제 1 공간 좌표와 공간 좌표가 정의된 대상의 거리를 도출한 값을 비선형 최소 자승법을 이용하여 상기 레이저 추적기들의 공간 좌표를 도출하는 것; 및
    상기 초깃값 및 상기 경계 조건을 적용한 제 1 공간 좌표, 상기 측정 대상의 거리를 측정한 값과 상기 레이저 추적기들에 의해 도출된 상기 공간 좌표를 상기 비선형 최소 자승법을 이용하여 상기 측정 대상의 상기 제 2 공간 좌표를 도출하는 것을 포함하는 공간 좌표 측정 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    하나의 추가적인 레이저 추적기를 더 포함하는 상기 추적부는 상기 측정 대상을 추적하여 상기 측정 대상에 대한 상기 제 2 공간 좌표를 도출하는 공간 좌표 측정 방법.
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