KR20210059314A - Multi-lateration laser tracking apparatus and method using initial position sensing function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다변측량 레이저 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수개의 레이저 트래커가 추적대상인 타겟을 추적하면서 타겟과 레이저 트래커 사이의 거리를 산출하고 이에 기초하여 타겟의 위치를 측정하는 다변측량 레이저 추적 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a multilateral survey laser tracking device, and more particularly, a multilateral survey laser that calculates a distance between a target and a laser tracker while tracking a target to be tracked by a plurality of laser trackers and measures the position of the target based thereon. It relates to a tracking device.
다변측량(multilateration)법은 3개 또는 4개의 고정점에서 추적대상 물체와의 거리를 산출하고 이 거리정보에 기초하여 물체의 공간좌표를 도출하여 물체의 위치를 측정하는 방법이며, 이 때 추적대상 물체가 움직이는 경우 레이저 트래커를 사용하여 추적대상을 추적하면서 거리를 산출한다. 레이저 트래커(Laser tracker)는 추적대상인 타겟에 설치된 반사경까지의 거리를 측정하는 레이저 간섭 측정기에 레이저 광의 조사 방향(고도각과 방위각)을 조절하는 기구를 설치하여 타겟을 자동 추적하면서 타겟과의 거리를 측정할 수 있다. The multilateration method is a method of measuring the position of the object by calculating the distance to the object to be tracked at three or four fixed points and deriving the spatial coordinates of the object based on this distance information. When an object is moving, a laser tracker is used to track the target and calculate the distance. The laser tracker measures the distance to the target while automatically tracking the target by installing a device that adjusts the irradiation direction (altitude angle and azimuth angle) of the laser light in a laser interferometer that measures the distance to the reflector installed on the target to be tracked. can do.
그런데 추적대상 물체인 타겟에 반사경을 설치한 초기 상태에서 레이저 트래커들은 타겟이나 반사경의 정확한 위치를 알지 못하기 때문에 각 레이저 트래커의 레이저 광축이 타겟의 반사경 중심을 향하도록 작업자가 각 레이저 트래커의 광학장치를 수동으로 조절하여 세팅을 하였다. 그러나 이렇게 수작업으로 광학장치를 조절할 경우 작업 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 레이저 광축과 반사경 중심을 일치시키는 정확도도 떨어져 타겟 위치 측정의 정밀도가 저하하는 문제가 있었다. However, in the initial state when the reflector is installed on the target object to be tracked, the laser trackers do not know the exact position of the target or the reflector. Therefore, the operator has the optical device of each laser tracker so that the laser optical axis of each laser tracker is directed to the center of the target reflector. Was set by manually adjusting. However, if the optical device is manually adjusted in this way, it takes a lot of work time, and the accuracy of matching the laser optical axis and the center of the reflector decreases, thereby reducing the accuracy of the target position measurement.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 추적대상인 타겟의 초기 위치를 자동으로 감지하여 레이저 트래커들이 타겟을 향하도록 설정한 후 레이저 추적 동작을 시작할 수 있도록 하는 기능을 구비한 다변측량 레이저 추적 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was conceived to solve the above problem, and a multilateral survey laser tracking function having a function to automatically detect the initial position of a target to be tracked and set the laser trackers to face the target and then start the laser tracking operation. It aims to provide a device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저로 타겟을 추적하는 적어도 3개 이상의 레이저 트래커와 상기 레이저 트래커의 구동을 제어하고 타겟의 위치를 산출하는 통합 제어장치를 구비한 다변측량 레이저 추적 장치로서, 각각의 상기 레이저 트래커는, 타겟에서 발신되는 비콘 신호를 수신하는 비콘 수신기 또는 비콘 신호를 송신하는 비콘 송신기; 및 상기 타겟에 부착된 반사경을 향해 레이저를 조사하고 이 반사경에서 반사된 레이저를 수신하는 레이저 송수신부 및 상기 레이저 송수신부의 레이저 조사 방향과 동일 방향으로 영상을 촬영하는 카메라를 구비한 광학장치;를 포함하고, 상기 통합 제어장치는, 각각의 레이저 트래커로부터 수신 레이저의 일부를 전송받아 각 레이저 트래커와 반사경 사이의 거리를 산출하고 이에 기초하여 타겟의 위치를 산출하는 위치 산출부; 및 타겟과 각 레이저 트래커 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟의 위치를 산출하고 각 레이저 트래커의 광학장치가 타겟을 향하도록 하는 제1 제어, 반사경의 중심이 카메라 영상의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커의 카메라 방향을 조절하는 제2 제어, 및 레이저 송수신부의 레이저 광축이 반사경의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커의 레이저 송수신부의 방향을 조절하는 제3 제어를 순차적으로 실행하는 레이저 트래커 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치를 개시한다. According to an embodiment of the present invention, a multilateral survey laser tracking device having at least three or more laser trackers for tracking a target with a laser and an integrated control device for controlling the driving of the laser tracker and calculating the position of the target, each The laser tracker of the beacon receiver for receiving a beacon signal transmitted from the target or a beacon transmitter for transmitting a beacon signal; And an optical device including a laser transmitting/receiving unit for irradiating a laser toward a reflector attached to the target and receiving a laser reflected from the reflecting mirror, and a camera for photographing an image in the same direction as the laser transmitting direction of the laser transmitting/receiving unit. In addition, the integrated control device includes: a position calculator configured to receive a part of the reception laser from each laser tracker, calculate a distance between each laser tracker and a reflector, and calculate a position of the target based thereon; And a first control to calculate the position of the target based on the beacon signal reception time difference between the target and each laser tracker, and to direct the optical device of each laser tracker toward the target, each laser so that the center of the reflector coincides with the center of the camera image. A second control for adjusting the camera direction of the tracker, and a laser tracker control unit sequentially executing a third control for adjusting the direction of the laser transceiving unit of each laser tracker so that the laser optical axis of the laser transceiving unit coincides with the center of the reflector; Disclosed is a multilateral survey laser tracking device, characterized in that.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저로 타겟을 추적하는 적어도 3개 이상의 레이저 트래커와 상기 레이저 트래커의 구동을 제어하고 타겟의 위치를 산출하는 통합 제어장치를 구비한 다변측량 레이저 추적 장치에서 타겟의 초기위치를 감지하는 방법으로서, 타겟과 각 레이저 트래커 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟의 위치를 산출하는 단계; 산출된 타겟 위치에 기초하여, 각 레이저 트래커의 광학장치의 방위각을 조절하는 제1 구동부와 고도각을 조절하는 제2 구동부를 제어하여 광학장치가 타겟을 향하도록 제어하는 단계; 상기 광학장치에 설치된 카메라가 촬영하는 영상신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여 카메라 영상의 중심에 상기 타겟에 부착된 반사경의 중심을 일치시키는 단계; 상기 광학장치에 설치된 레이저 송수신부가 상기 반사경을 향해 레이저를 조사하고 이 반사경에서 반사된 레이저를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 레이저의 일부를 감지하는 위치감지센서(PSD)의 PSD 출력신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법을 개시한다. According to an embodiment of the present invention, in a multilateral survey laser tracking device having at least three or more laser trackers for tracking a target with a laser and an integrated control device for controlling the driving of the laser tracker and calculating the position of the target, A method of detecting an initial position, the method comprising: calculating a position of a target based on a time difference in reception of a beacon signal between a target and each laser tracker; Controlling a first driving unit for adjusting an azimuth angle of an optical device of each laser tracker and a second driving unit for adjusting an elevation angle so that the optical device faces the target based on the calculated target position; Matching the center of the reflector attached to the target with the center of the camera image by controlling the first and second driving units based on an image signal photographed by a camera installed in the optical device; A step of irradiating a laser toward the reflecting mirror by a laser transmitting/receiving unit installed in the optical device and receiving a laser reflected from the reflecting mirror; And matching the laser optical axis to the center of the reflector by controlling the first and second driving units based on the PSD output signal of the position detection sensor (PSD) for detecting a part of the received laser. A method of detecting an initial position of a target is disclosed.
본 발명의 실시예에 따르면 타겟의 초기 위치를 자동으로 감지하여 레이저 트래커들의 레이저 광축이 자동으로 타겟의 반사경 중심을 향하도록 함으로써 타겟 추적을 위한 초기 세팅 작업의 소요시간을 대폭 절약할 수 있고 또한 레이저 광축과 반사경 중심을 정확히 일치시킴으로써 타겟 위치 측정의 정밀도로 향상시킬 수 있는 이점이 있다. According to an embodiment of the present invention, the initial position of the target is automatically detected and the laser optical axis of the laser trackers is automatically directed toward the center of the reflector of the target, thereby significantly saving the time required for initial setting work for target tracking, and also By accurately matching the optical axis and the center of the reflector, there is an advantage that the accuracy of target position measurement can be improved.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다변측량 레이저 추적 장치를 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 반사경을 설명하는 도면,
도3 및 도4는 일 실시예에 따른 레이저 트래커를 설명하는 도면,
도5는 일 실시예에 따른 레이저 트래커의 광학장치를 설명하는 도면,
도6 및 도7은 일 실시예에 따른 PSD의 출력신호를 설명하는 도면,
도8은 일 실시예에 따른 레이저 트래커 제어부를 설명하는 도면,
도9는 일 실시예에 따라 타겟의 초기 위치를 감지하는 방법의 예시적인 흐름도,
도10은 도9의 실행시 카메라가 촬영하는 이미지를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a multilateral survey laser tracking device according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a reflector according to an embodiment;
3 and 4 are diagrams illustrating a laser tracker according to an embodiment;
5 is a diagram illustrating an optical device of a laser tracker according to an embodiment;
6 and 7 are diagrams for explaining an output signal of a PSD according to an embodiment;
8 is a diagram illustrating a laser tracker control unit according to an embodiment;
9 is an exemplary flowchart of a method of detecting an initial position of a target according to an embodiment;
FIG. 10 is a diagram showing an image captured by the camera when the FIG. 9 is executed.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features, and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprise" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other components.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, a number of specific contents have been prepared to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, readers who have knowledge in this field enough to understand the present invention It can be recognized that it can be used without specific content. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not significantly related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.
한편 본 명세서에서 특별한 구별의 실익이 없는 한 ‘레이저', '레이저 광', '레이저 빔' 등의 용어를 동일한 의미로 사용하기로 하며 따라서 본 명세서에서 이들 용어는 서로 치환 가능하다.Meanwhile, in the present specification, terms such as “laser”, “laser light”, and “laser beam” will be used with the same meaning unless there is a practical difference in distinction, and therefore, these terms may be substituted with each other in the present specification.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다변측량 레이저 추적 장치를 개략적으로 도시하였다. 도면을 참조하면 일 실시예에 따른 다변측량 레이저 추적 장치(이하 간단히 "레이저 추적 장치" 또는 "추적 장치"라고도 함)는 복수개의 레이저 트래커(21,22,23,24) 및 복수개의 레이저 트래커의 각각과 통신하도록 연결된 통합 제어장치(30)로 구성될 수 있으며, 임의의 추적대상인 타겟(10)을 추적하며 입체공간에서 타겟(10)의 위치를 검출할 수 있다. 1 schematically shows a multilateral survey laser tracking device according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a multilateral survey laser tracking device (hereinafter simply referred to as "laser tracking device" or "tracking device") according to an embodiment includes a plurality of
여기서 타겟(10)은 입체공간 내에서 움직이는 임의의 물체일 수 있다. 일 실시예에서 타겟(10)은 레이저 트래커(21,22,23,24)를 향하는 방향으로 부착된 반사경(11)을 포함한다. 또한 타겟(10)은 비콘(beacon) 신호를 송신하거나 수신할 수 있는 비콘 송/수신기(12)를 포함한다. 비콘 송/수신기(12)는 타겟(10)의 임의의 위치에 부착될 수도 있고 반사경(11)에 부착될 수도 있다. 비콘 신호는 예컨대 전자파 신호(RF 신호)또는 초음파 신호로 구현될 수 있으며, 비콘 송/수신기(12)는 소정 시간 간격마다 일정한 비콘 신호를 발신하는 송신기이거나 또는 이러한 비콘 신호를 수신할 수 있는 수신기 중 하나일 수 있다. Here, the
레이저 트래커(21,22,23,24)의 각각은 타겟(10)에 부착된 반사경(11)을 향해 레이저를 조사하고 반사경(11)에서 반사된 레이저를 수신할 수 있고 이렇게 수신한 레이저의 일부를 통합 제어장치(30)로 전달한다. 각 레이저 트래커는 수신한 레이저를 위치감지센서(PSD)로 검출하고 이 검출에 의한 검출신호를 통합 제어장치(30)로 전송할 수 있다. Each of the
도시한 실시예에서는 타겟의 위치 추적을 위해 4개의 레이저 트래커를 사용하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 대안적 실시예에서 3개의 레이저 트래커를 사용할 수도 있고 또 다른 실시 형태에 따라 더 많은 개수의 레이저 트래커를 사용할 수도 있다. In the illustrated embodiment, four laser trackers are used for tracking the position of the target, but the present invention is not limited thereto, and three laser trackers may be used in an alternative embodiment, or a larger number of lasers according to another embodiment. You can also use a tracker.
각각의 레이저 트래커(21,22,23,24)는 비콘 신호를 송신하거나 수신하는 비콘 송/수신기를 포함한다. 예컨대 타겟(10)에 비콘 송신기가 부착된 경우 각 레이저 트래커는 비콘 수신기를 포함하며 타겟(10)에 비콘 수신기가 부착되어 있다면 각 레이저 트래커는 비콘 송신기를 각각 포함하고 있다. Each laser tracker (21, 22, 23, 24) includes a beacon transmitter/receiver that transmits or receives a beacon signal. For example, when a beacon transmitter is attached to the
레이저 트래커가 비콘 송신기를 포함하는 경우 레이저 트래커는 비콘 신호를 송신할 때마다 송신 시각을 포함한 송신 정보를 통합 제어장치(30)에 전달하고 타겟(10)의 비콘 수신기도 각 레이저 트래커로부터 비콘 신호를 수신할 때마다 발신원에 관한 정보와 수신 시각을 통합 제어장치(30)로 전달할 수 있다. 또한 대안적으로, 레이저 트래커가 비콘 수신기를 포함하고 타겟(10)이 비콘 송신기를 포함하는 경우 타겟(10)의 비콘 송신기는 소정 시간마다 비콘 신호를 발신하고 각각의 레이저 트래커는 비콘 신호를 수신할 때마다 수신 시각을 포함한 수신 정보를 통합 제어장치(30)로 전달할 수 있다. When the laser tracker includes a beacon transmitter, the laser tracker transmits transmission information including the transmission time to the integrated
또한 일 실시예에서 각각의 레이저 트래커(21,22,23,24)는 카메라를 포함한다. 카메라는 레이저를 조사하는 방향과 동일한 방향으로 촬영하도록 설치된다. 카메라가 촬영한 이미지(영상)는 통합 제어장치(30)로 전달된다. Also, in one embodiment, each of the
통합 제어장치(30)는 레이저 광원부(40), 레이저 트래커 제어부(50), 및 위치 산출부(60)를 포함할 수 있다. 레이저 광원부(40)는 레이저 광원(41)과 수신광 검출부(42)를 포함한다. 레이저 광원(41)은 레이저 광을 생성하여 광섬유(70)와 커플링(71,72) 등 다수의 광학소자를 통해 레이저 광을 각각의 레이저 트래커(21,22,23,24)에 전달한다. 각 레이저 트래커(21,22,23,24)는 이 레이저 광을 타겟의 반사경(11)에 조사하고, 반사경(11)에 반사되어 되돌아온 레이저 광은 다시 광섬유(70)와 커플링(71) 등의 광학소자를 거쳐 수신광 검출부(42)로 전달된다. The integrated
위치 산출부(60)는 각각의 레이저 트래커(21,22,23,24)에서 반사경(11)으로 조사한 레이저와 반사경(11)에서 반사되어 레이저 트래커가 수신한 레이저에 기초하여 각 레이저 트래커(21,22,23,24)와 반사경(11) 사이의 거리를 산출하고 다변측량법을 이용하여 입체공간 냉에서 타겟(10)의 위치를 산출할 수 있다. The
레이저 트래커 제어부(50)는 타겟(10)이 움직일 때 각 레이저 트래커(21,22,23,24)가 타겟(10)을 추적하여 레이저를 타겟의 반사경(11)에 계속 조사할 수 있도록 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 구동을 제어한다. 이를 위해 일 실시예에서 레이저 트래커 제어부(50)는 데이터라인(81) 및 제어라인(82) 등의 전선(80)으로 각 레이저 트래커(21,22,23,24)에 유선으로 연결될 수 있다. 이 경우 예를 들어 비콘 신호, 카메라 영상 신호, 위치감지센서(PSD) 신호 등의 신호나 이에 관한 데이터가 데이터라인(81)을 통해 레이저 트래커 제어부(50)로 전송될 수 있고 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 구동하기 위한 제어신호가 제어라인(82)을 통해 각 레이저 트래커로 전송될 수 있다. 또한 대안적 실시예에서 각 레이저 트래커와 레이저 트래커 제어부(50) 사이에 무선으로 데이터와 제어신호를 송수신하도록 구성할 수도 있다. When the
본 발명의 바람직한 일 실시예에서 레이저 트래커 제어부(50)는 타겟(10)의 초기 위치를 감지하고 이 감지된 초기 위치에 따라 각 레이저 트래커(21,22,23,24)가 레이저 광을 타겟의 반사경(11) 중심에 정확히 조사할 수 있도록 한다. 예를 들어, 일 실시예에서 레이저 트래커 제어부(50)는, (i) 타겟(10)과 각 레이저 트래커(21,22,23,24) 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟(10)의 위치를 산출하고 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 광학장치가 타겟을 향하도록 하는 제1 제어, (ii) 반사경(11)의 중심이 카메라 영상의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 카메라 방향을 조절하는 제2 제어, 및 (iii) 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 레이저 광축이 반사경(11)의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커의 레이저 광축 방향을 조절하는 제3 제어를 순차적으로 실행함으로써 타겟 추적을 위한 예비 동작을 수행할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the laser
도2는 일 실시예에 따른 반사경(11)을 예시적 구성을 도시한 것으로 도2(a)는 개략적인 사시도이고 도2(b)는 측단면도, 그리고 도2(c)는 정면에서 바라본 모습을 도시하였다. Figure 2 shows an exemplary configuration of the
바람직한 실시예에서 반사경(11)은 반사경에 입사한 레이저 광을 들어온 방향 그대로 반사하는 특성을 갖는 전반사경이며, 이러한 전반사경의 한 예로서 도2에 도시한 반사경(11)은 굴절률이 동일하고 크기가 서로 다른 반구 형태인 전반구(111)와 후반구(112)가 결합되어 제작될 수 있다. 전반구(111)의 전방의 반구면에는 무반사 코팅이 되고 후반구(112)의 후방 반구면에는 반사 코팅이 되어 있으며, 따라서 도2(b)에 도시한 것처럼 반사경(11)의 전반구(111)를 향해 입사한 레이저 광이 입사한 방향 그대로 다시 반사되어 되돌아가게 된다. In a preferred embodiment, the reflecting
한편 도2(c)에 도시한 것처럼 일 실시예에서 반사경(11)의 전방에는 레이저 트래커(21,22,23,24)의 카메라가 반사경(11)의 중심을 인식할 수 있도록 하는 정렬라인(115)이 형성되어 있다. 일 실시예에서 정렬라인(115)은 반사경(11)의 중앙을 가로지르는 가로선, 세로선, 대각선 등의 조합으로 구성될 수 있으며, 단 레이저 광이 조사되어야 하는 전반구(111)에는 정렬라인(115)이 존재하지 않을 수 있다. 정렬 라인(115)은 예를 들어 반사 테이프를 부착하거나 페인트 등을 칠하여 표시할 수 있으며 실선이나 점선 등의 임의의 라인 형상으로 그려질 수 있다. 또는 대안적으로 다수의 발광 다이오드(LED)를 이용하여 정렬 라인(115)을 만들 수도 있다. On the other hand, as shown in Fig. 2(c), in one embodiment, in front of the
도3은 일 실시예에 따른 레이저 트래커의 예시적 구성을 도시하였다. 도시한 실시예에서 레이저 트래커는 하우징(210), 베이스(220), 회전체(230), 지지부(240), 구동모터(250), 및 광학장치(300)를 포함할 수 있다. 하우징(210)은 회전체(230)를 둘러싸며 대략 원통 형상을 가질 수 있다. 하우징(210) 내부에는 회전체(230)를 회전시키는 모터 등의 제1 구동부(도시 생략)가 배치될 수 있다. 베이스(220)는 하우징(210)의 하부면을 보호하며 하우징(210) 및 제1 구동부 등의 구성요소를 지지할 수 있다. 3 shows an exemplary configuration of a laser tracker according to an embodiment. In the illustrated embodiment, the laser tracker may include a
회전체(230)의 상부면에는 가로로 배열된 샤프트(245)가 위치하고 한 쌍의 지지부(240)가 샤프트(245)의 양 단을 지지하면서 회전체(230) 상부에 부착되어 있다. 또한 지지부(240)의 한쪽에는 샤프트(245)를 회전시키는 제2 구동부(250)가 부착된다. 또한 샤프트(247)에 브라켓(247)이 결합되어 있고 브라켓(247)에는 광학장치(300)가 부착되어 있다. 광학장치(300)는 레이저를 조사하고 수신하는 레이저 송수신부 및 카메라로 구성될 수 있으며 이에 대해서는 도5를 참조하여 후술하기로 한다. A
도4는 레이저 트래커(21,22,23,24)의 광학장치(300)의 구동 범위를 나타낸다. 도면에서 X축과 Y축은 수평으로 서로 직교하며 Z축은 X-Y 평면에 수직인 방향을 나타낸다. 레이저 트래커 제어부(50)는 레이저 트래커의 제1 구동부를 제어하여 회전체(230)를 수평방향으로 360도 회전시키며 이에 의해 광학장치(300)의 방위각(θ)을 조절할 수 있다. 또한 레이저 트래커 제어부(50)는 레이저 트래커의 제2 구동부(250)를 제어하여 샤프트(245)를 수직방향으로 90도 범위에서 회전시키며 이에 의해 광학장치(300)의 고도각(δ)을 0도에서 90도 범위에서 조절할 수 있다. 따라서 레이저 트래커 제어부(50)는 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 제1 구동부와 제2 구동부를 제어하여 각 레이저 트래커의 광학장치(300)가 타겟(10)을 추적할 수 있도록 한다. 4 shows the driving range of the
도5는 일 실시예에 따른 레이저 트래커의 광학장치(300)의 구성을 개략적으로 도시하였다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학장치(300)는 레이저 송수신부(310)와 카메라(320)를 포함하며, 선택적으로 비콘 송/수신기(330)를 더 포함할 수 있다. 5 schematically shows the configuration of the
레이저 송수신부(310)는 타겟(10)에 부착된 반사경(11)을 향해 레이저를 조사하고 이 반사경에서 반사된 레이저를 수신하며, 이를 위해 예컨대 광섬유 커넥터(311), 콜리메이터(312), 빔스플리터(313), 렌즈(314), 위치감지센서(PSD)(315) 등의 광학소자를 구비할 수 있다. 통합 제어장치(30)의 레이저 광원부(40)에서 생성된 레이저 광이 광섬유(70)와 광섬유 커넥터(311)를 통해 레이저 송수신부(310)로 전송되고, 콜리메이터(312)와 빔스플리터(313)를 거쳐 외부의 대상(즉, 반사경(11))을 향해 조사된다. The laser transmission/
반사경(11)에서 반사된 레이저 광의 일부는 빔스플리터(313)에서 분할되어 콜리메이터(312)와 광섬유 커넥터(311)를 거쳐 레이저 광원부(40)로 다시 들어가며, 통합 제어장치(30)의 위치 산출부(60)에서 반사경(11)과 각 레이저 트래커 사이의 거리를 산출하는데 사용된다. 빔스플리터(313)를 통과한 나머지 레이저 광은 렌즈(314)를 거쳐 PSD(315)에 입사된다.Part of the laser light reflected from the
PSD(315)는 레이저 광을 감지하고 이에 따른 출력신호를 생성하고 이를 통합 제어장치(30)의 레이저 트래커 제어부(50)로 전달하며, 레이저 트래커 제어부(50)는 이 PSD 출력신호에 기초하여 레이저 광이 반사경(11)의 중심을 조사하고 있는지를 판단한다. The
이와 관련하여 도6과 도7은 PSD의 예시적인 출력신호를 설명하는 도면이다. 도6(a)에 도시한 것처럼 레이저 광이 반사경(11)의 중심에 정확히 조사되면 반사경에서 반사된 레이저도 렌즈(314) 등의 광학소자를 거쳐 PSD(315)의 정 중앙에 입사된다. 이 때 PSD(315)의 한 종류로서 QPD(Quadrant photo diode)를 사용하였는데, QPD는 4개의 분할소자로 나누어져 있어서 수평방향과 수직방향 각각에 대해 중심에서 벗어난 정도를 전압신호로 출력할 수 있다. In this regard, FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining exemplary output signals of PSD. As shown in Fig. 6(a), when the laser light is accurately irradiated to the center of the
예를 들어 도6(a)와 같이 레이저가 QPD의 정 중앙에 입사되면 PSD 출력신호 중 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호로서 (0,0)라는 전압신호(즉, 수직 및 수평방향 모두 0 볼트(V))가 출력된다. 그러나 도6(b)와 같이 레이저의 조사 위치가 반사경(11)의 중심에서 약간 벗어나면 반사된 레이저도 PSD(315)의 중심에서 약간 편심되어 입사되며 예컨대 도6(b)에 도시한 것처럼 (0,-2)라는 전압신호(즉 수평방향은 0볼트, 수직방향은 -2V)가 출력된다. For example, as shown in Fig. 6(a), when a laser is incident at the center of the QPD, a voltage signal of (0, 0) (that is, both vertical and horizontal directions) is a PSD voltage signal for the horizontal and vertical directions among the PSD output signals. 0 volt (V)) is output. However, as shown in Fig. 6(b), if the irradiation position of the laser is slightly off the center of the
이러한 전압신호는 예컨대 도7의 QPD 생성 전압신호에서 빨간색의 그래프로 표시된다. 도7의 빨간색 신호는 일 예로서 수직방향에 대한 전압신호를 나타내었는데, 레이저가 QPD의 중심에 맺히게 되면 “Locking Point”로 표시한 것처럼 0V를 출력하고 레이저가 QPD의 중심에서 벗아날수록 전압이 증가하거나 감소한다. 따라서 이 경우 레이저 트래커의 광학장치(300)의 고도각(δ)을 조절하여야 하므로 레이저 트래커 제어부(50)는 제2 구동부(250)를 제어하는 제어신호를 생성하여 레이저 트래커로 전송한다. This voltage signal is, for example, displayed in a red graph in the QPD generated voltage signal of FIG. 7. The red signal in Fig. 7 shows a voltage signal in the vertical direction as an example. When the laser is attached to the center of the QPD, 0V is output as indicated by the “Locking Point” and the voltage increases as the laser moves away from the center of the QPD. Or decrease. Therefore, in this case, since the elevation angle δ of the
또 다른 예로서, PSD(315)의 출력신호 중 광량을 나타내는 PSD SUM 신호를 사용하여 광학장치(300)의 구동을 제어할 수도 있다. 도7의 그래프에서 검은색 신호는 PSD(315)가 받는 광량을 나타내는 PSD SUM 신호이며, 레이저가 PSD의 중심에 맺힐 때 최대값을 가진다. 따라서 레이저 트래커 제어부(50)는 레이저 트래커의 제1 구동부와 제2 구동부를 제어하여 PSD SUM 신호가 최대가 될때까지 광학장치(300)를 움직여 레이저 광축을 반사경(11)의 중심에 맞출 수 있다. 다만 이 경우 광학장치(300)를 수평이나 수직 방향 중 어느 방향으로 움직여야 할지 모를 수 있기 때문에, 수평이나 수직 방향 중 어느 한쪽 방향을 다른 방법에 의해 맞춘 후 나머지 방향을 PSD SUM 신호를 사용하여 맞추는 것이 바람직하다. As another example, the driving of the
다시 도5를 참조하면, 광학장치(300)의 카메라(320)는 레이저 송수신부(310)에 인접하여 레이저의 조사 방향과 동일한 방향으로 영상을 촬영하도록 설치된다. 카메라(320)는 레이저 송수신부(310)의 수직방향 상부나 하부 또는 수평방향 좌측이나 우측에 설치되어 카메라 영상의 중심점과 레이저의 광축이 동일 수평선상에 위치하거나 동일 수직선상에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 도시한 실시예에서는 카메라(320)가 레이저 송수신부(310)의 수직 상부에 설치되었고 카메라(320)의 영상의 중심과 레이저 광축이 수직 방향으로 “H”거리만큼 이격되었음을 나타낸다. Referring back to FIG. 5, the
카메라(320)가 촬영한 영상신호는 레이저 트래커 제어부(50)로 전송된다. 일 실시예에서 레이저 트래커(50)는 카메라(320)의 줌인/줌아웃 기능을 제어할 수 있다. The image signal captured by the
비콘 송/수신기(330)는 구체적 실시 형태에 따라 비콘 송신기이거나 비콘 수신기이다. 예컨대 타겟(10)에 비콘 송신기가 설치되면 각 레이저 트래커에는 비콘 수신기가 장착되며 타겟(10)에 비콘 수신기가 설치되면 각 레이저 트래커에는 비콘 송신기가 설치됨을 이해할 것이다. 비콘 송/수신기(330)는 RF파나 초음파로 송수신하기 때문에 비콘 송/수신기(330)가 반드시 광학장치(300)에 설치될 필요는 없으며 비콘 송/수신기(330)는 각 레이저 트래커의 하우징(210) 내부나 외부 등 임의의 위치에 설치되어도 무방하다. The beacon transmitter/
도8은 일 실시예에 따른 레이저 트래커 제어부(50)를 기능적으로 설명하는 블록도이다. 8 is a block diagram functionally illustrating a laser
도면을 참조하면, 레이저 트래커 제어부(50)는 데이터라인(81)을 통해 각 레이저 트래커(21,22,23,24)로부터 비콘신호, 카메라 영상 신호, PSD 출력신호를 수신하고 이에 따라 레이저 트래커 제어부(50)의 비콘신호 처리부(510), 영상신호 처리부(520), 및 PSD신호 처리부(530)의 각각이 제어신호를 생성하여 각 레이저 트래커로 전송하여 레이저 트래커의 움직임을 제어할 수 있다. Referring to the drawings, the laser
도시한 실시예에서 비콘신호 처리부(510)는 각 레이저 트래커로부터 비콘 신호를 수신한다. 여기서 “비콘 신호”는 비콘 신호 그 자체일 수도 있지만 비콘 신호에 관한 정보(예컨대 발신원, 발신시각, 수신시각 등을 포함하는 정보)를 포함하는 신호일 수도 있다. 비콘신호 처리부(510)의 타겟 위치 산출부(511)는 모든 레이저 트래커(21,22,23,24)로부터 비콘 신호를 수신하고 타겟(10)과 각 레이저 트래커(21,22,23,24) 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟(10)의 위치를 산출할 수 있다. 제어신호 생성부(513)는 산출된 타겟 위치에 기초하여 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 광학장치(300)가 타겟(10)을 향하도록 하기 위해 각 레이저 트래커의 제1 및 제2 구동부를 구동하는 제어신호를 생성하여 각 레이저 트래커로 전송한다. In the illustrated embodiment, the beacon
영상신호 처리부(520)는 각 레이저 트래커로부터 카메라 영상 신호를 수신한다. 영상신호 처리부(520)의 반사경 중심 인식부(521)는 카메라 영상 내에서 반사경(11)의 중심을 인식한다. 예를 들어 도2에 도시한 것처럼 반사경(11)에 정렬라인(115)을 표시한 경우 이 정렬라인(115)의 가로선과 세로선이 만나는 지점을 반사경의 중심으로 인식할 수 있다. The image
영상신호 처리부(520)의 카메라 구동신호 생성부(522)는 카메라의 줌인과 줌아웃 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 각 카메라로 전송할 수 있다. 영상신호 처리부(520)의 제어신호 생성부(523)는 반사경(11)의 중심이 카메라 영상의 중심에 위치하도록 카메라(320)를 좌우방향이나 상하방향으로 움직이는 제어신호, 즉 각 레이저 트래커의 제1 구동부와 제2 구동부를 제어하는 제어신호를 생성하여 각 레이저 트래커로 전송한다. The camera
PSD 신호 처리부(530)는 각 레이저 트래커로부터 PSD 출력신호를 수신한다. PSD 신호 처리부(530)의 반사경 중심 인식부(531)는 PSD 출력신호에 기초하여 레이저 광축이 반사경(11)의 중심에서 어느정도 벗어났는지 판단한다. 즉 도6과 도7을 참조하여 설명한 것처럼, PSD 출력신호 중 광량을 나타내는 PSD SUM 신호를 측정할 수도 있고 PSD 출력신호 중 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호를 측정할 수도 있고, 위 두가지 종류의 PSD 출력신호를 순차적으로 또는 동시에 모두 측정할 수도 있다. 또는 대안적 실시예에서, PSD 전압신호를 PSD SUM신호로 나눈 정규화된(normalized) 신호를 측정할 수도 있으며 이 정규화된 신호로부터 PSD 전압신호와 PSD SUM 신호 중 하나를 추출하여 사용할 수도 있다. The PSD
PSD 신호 처리부(530)의 제어신호 생성부(530)는 레이저 광축이 반사경(11)의 중심과 일치하도록 광학장치(300)를 구동하는 제어신호를 생성한다. 즉 위의 PSD 출력신호에 따라 예컨대 PSD SUM 신호가 최대가 되는 방향으로 또는 수평/수직 방향의 PSD 전압신호가 (0,0) 볼트가 나오는 방향으로 광학장치(300)를 움직이기 위해 각 레이저 트래커의 제1 구동부와 제2 구동부를 제어하는 제어신호를 생성하여 각 레이저 트래커로 전송할 수 있다. The control
이제 도9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 초기 위치를 감지 방법을 설명하기로 한다. 추적대상 물체인 타겟(10)에 반사경(11)을 설치한 직후이므로 각 레이저 트래커(21,22,23,24)가 타겟이나 반사경의 위치를 인식하지 못하는 상태라고 전제한다. A method of detecting an initial target position according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 9. It is assumed that the
이 상태에서 우선 단계(S10)를 실행하여 비콘 신호에 기초하여 타겟(10)의 위치를 인식한다. 예컨대 도8을 참조하여 설명한 것처럼 레이저 트래커 제어부(50)의 타겟 위치 산출부(511)가 타겟(10)과 각 레이저 트래커(21,22,23,24) 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟의 위치를 산출할 수 있다. 그 후 단계(S20)에서, 제어신호 생성부(513)가 산출된 타겟 위치에 기초하여 각 레이저 트래커(21,22,23,24)의 제1 및 제2 구동부를 제어하는 제어신호를 각 레이저 트래커로 전송하고 이에 따라 각 레이저 트래커(21,22,23,24)가 광학장치(300)를 움직여서 타겟(10)을 향하도록 한다. In this state, step S10 is first executed to recognize the position of the
다음으로, 단계(S30)에서 카메라(320)가 촬영을 시작한다. 일반적으로 비콘 신호에 의한 위치 측정은 약간의(예컨대 수 내지 수십 cm 가량의) 오차가 있을 수 있으므로 카메라(320)가 처음 영상 촬영을 시작하면 예컨대 도10(a)처럼 영상이 보일 수 있다. 도10(a)은 카메라 영상(335)을 개략적으로 나타낸 것으로, 카메라 영상 내의 중심을 "CI"로 표시하였다. 이 영상에서 반사경(11)은 예컨대 중심(CI)에서 약간 벗어나 있다. 그 후 반사경(11)을 카메라의 영상 내에 계속 위치시키면서 카메라를 줌인하여 반사경(11)을 확대시킬 수 있다. 즉 도10(a)에서 도10(b)까지 영상을 줌인하면서 반사경(11)을 확대할 수 있다. Next, in step S30, the
그 후 단계(S40)에서 줌인 된 카메라 영상의 중심(CI)과 반사경의 중심(CR)을 정확히 일치시킨다. 예를 들어 도8의 레이저 트래커 제어부(50)의 반사경 중심 인식부(521)가 반사경(11)의 정렬라인(115)에 기초하여 반사경(11)의 중심(CR)을 인식하고 제어신호 생성부((523)가 제1 구동부와 제2 구동부를 제어하는 제어신호를 레이저 트래커로 전송하고 레이저 트래커의 방위각과 고도각을 조절함으로써 도10(c)에 도시한 것처럼 반사경(11)의 중심(CR)과 카메라 영상의 중심(CI)을 일치시킬 수 있다. 이 단계(S40)까지 실행했을 때, 예컨대 도5에서와 같이 카메라(320)가 레이저 송수신부(310)의 수직 상방향으로 H거리만큼 떨어져서 설치된 경우, 도10(c)에서 카메라 영상의 중심(CI)에서 H거리에 대응하는 화소(pixel)수 만큼 아래쪽에 레이저 광축이 위치함을 알 수 있다. After that, the center (CI) of the camera image zoomed in in step S40 and the center (CR) of the reflector are accurately matched. For example, the reflector
다음으로, 단계(S50)에서 광학장치(300)가 반사경(11)을 향해 레이저를 조사하고 반사경(11)에서 반사된 레이저를 수신하면서 레이저 광축이 반사경(11)의 중심을 향하도록 광학장치(300)의 고도각 또는 방위각을 조절한다. Next, in step S50, the
예를 들어 이 단계(S50)에서 PSD 출력신호 중 광량을 나타내는 PSD SUM 신호를 측정하여 레이저 광축과 반사경 중심을 일치시킬 수 있다. 도시한 실시예의 경우 도10(c)에서 광축이 카메라 영상의 중심(CI)의 수직방향 아래쪽에 있으므로, 광학장치(300)의 고도각을 조절하면서 PSD SUM 신호가 최대가 되는 지점을 찾을 수 있다. 대안적 실시예에서, 만일 카메라(320)가 레이저 송수신부(310)의 좌측이나 우측에 설치된 경우 레이저 광축이 카메라 영상의 중심에서 좌측이나 우측 방향에 위치할 것이므로 이 경우에는 광학장치(300)의 방위각을 조절하면서 PSD SUM 신호가 최대가 되는 지점을 찾음으로써 레이저 광축을 반사경(11)의 중심에 일치시킬 수 있다. For example, in this step (S50), a PSD SUM signal representing the amount of light among the PSD output signals may be measured to match the laser optical axis and the center of the reflector. In the illustrated embodiment, since the optical axis is vertically below the center (CI) of the camera image in FIG. 10(c), the point at which the PSD SUM signal is maximized can be found while adjusting the elevation angle of the
그 후 필요에 따라 PSD 출력신호 중 수평방향과 수직방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호를 이용하여 레이저 광축과 반사경(11)의 중심을 일치시키는 추가 조정 단계(S60)를 더 실행할 수 있다. 이 단계(S60)에서는 도6에서 설명한 것처럼 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호가 (0,0) 볼트를 출력하도록 고도각과 방위각을 각각 미세 조절하여 레이저 광축을 반사경(11)의 정 중앙에 정확히 위치시킬 수 있다. Thereafter, if necessary, an additional adjustment step (S60) of matching the center of the laser optical axis and the
대안적 실시예에서 PSD 출력신호를 이용하는 상술한 단계(S50,S60) 중 하나의 단계만 실행할 수도 있다. 예를 들어 단계(S50)를 생략할 경우, 단계(S40)에서 카메라 영상의 중심(CI)과 반사경(11)의 중심(CR)을 정확히 맞춘 상태이고, 도10(c)에 도시한 것처럼 레이저 광축과 영상의 중심(CI)간의 화수소 또는 실제 거리(H)에 기초하여 레이저 광축과 영상 중심(CI) 사이의 각도(방위각 또는 고도각)를 계산할 수 있으므로, 이에 기초하여 광학장치(300)의 방위각 또는 고도각을 조절하여 레이저 광축이 반사경(11)을 중심을 바라보도록 대략적으로 조절할 수 있고, 그 후 단계(S60)를 실행하여 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호가 (0,0) 볼트가 되도록 고도각과 방위각을 미세 조정하여 레이저 광축을 반사경(11) 중심에 정확히 일치시킬 수 있다. In an alternative embodiment, only one of the above-described steps S50 and S60 using the PSD output signal may be executed. For example, if step S50 is omitted, the center of the camera image (CI) and the center (CR) of the
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. As described above, those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains can understand that various modifications and variations are possible from the description of this specification. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by the claims to be described later, as well as those equivalent to the claims.
10: 타겟
11: 반사경
21,22,23,24: 레이저 트래커
30: 통합 제어장치
40: 레이저 광원부
50: 레이저 트래커 제어부
60: 위치 산출부
300: 광학장치
310: 레이저 송수신부
320: 카메라
330: 비콘 송/수신부
510: 비콘신호 처리부
520: 영상신호 처리부
530: PSD 신호 처리부 10: target 11: reflector
21,22,23,24: laser tracker 30: integrated control
40: laser light source unit 50: laser tracker control unit
60: position calculation unit 300: optical device
310: laser transceiving unit 320: camera
330: beacon transmission/reception unit 510: beacon signal processing unit
520: image signal processing unit 530: PSD signal processing unit
Claims (10)
각각의 상기 레이저 트래커는,
타겟에서 발신되는 비콘 신호를 수신하는 비콘 수신기 또는 비콘 신호를 송신하는 비콘 송신기; 및
상기 타겟에 부착된 반사경을 향해 레이저를 조사하고 이 반사경에서 반사된 레이저를 수신하는 레이저 송수신부(310) 및 상기 레이저 송수신부의 레이저 조사 방향과 동일 방향으로 영상을 촬영하는 카메라(330)를 구비한 광학장치(300);를 포함하고,
상기 통합 제어장치는,
각각의 레이저 트래커에서 반사경으로 조사한 레이저와 반사경에서 반사되어 수신한 레이저에 기초하여 각 레이저 트래커와 반사경 사이의 거리를 산출하고 이에 기초하여 타겟의 위치를 산출하는 위치 산출부(60); 및
타겟과 각 레이저 트래커 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟의 위치를 산출하고 각 레이저 트래커의 광학장치가 타겟을 향하도록 하는 제1 제어, 반사경의 중심이 카메라 영상의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커의 카메라 방향을 조절하는 제2 제어, 및 레이저 송수신부의 레이저 광축이 반사경의 중심에 일치하도록 각 레이저 트래커의 레이저 송수신부의 방향을 조절하는 제3 제어를 순차적으로 실행하는 레이저 트래커 제어부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치. A multilateral survey laser tracking device comprising at least three laser trackers for tracking a target with a laser and an integrated control device for controlling the driving of the laser tracker and calculating a position of the target,
Each of the laser trackers,
A beacon receiver for receiving a beacon signal transmitted from a target or a beacon transmitter for transmitting a beacon signal; And
A laser transceiving unit 310 for irradiating a laser toward a reflector attached to the target and receiving a laser reflected from the reflector, and a camera 330 for photographing an image in the same direction as the laser radiation direction of the laser transceiving unit. Including; optical device 300;
The integrated control device,
A position calculating unit 60 for calculating a distance between each laser tracker and the reflector based on the laser irradiated by each laser tracker with the reflector and the laser reflected and received by the reflector, and calculating a position of the target based thereon; And
The first control to calculate the position of the target based on the beacon signal reception time difference between the target and each laser tracker, and to direct the optics of each laser tracker toward the target, each laser tracker so that the center of the reflector coincides with the center of the camera image A laser tracker control unit 50 sequentially executing a second control for adjusting the camera direction of and a third control for adjusting the direction of the laser transceiving unit of each laser tracker so that the laser optical axis of the laser transceiving unit coincides with the center of the reflector; Multilateral survey laser tracking device comprising a.
각각의 레이저 트래커가, 상기 광학장치를 수평방향으로 회전시키며 방위각을 조절하는 제1 구동부 및 상기 광학장치를 수직방향으로 회전시키며 고도각을 조절하는 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치. The method of claim 1,
Each laser tracker includes a first driving unit for rotating the optical device in a horizontal direction and adjusting an azimuth angle, and a second driving unit for rotating the optical device in a vertical direction and adjusting an elevation angle. Tracking device.
상기 레이저 트래커 제어부(50)가 상기 제2 제어를 위한 영상신호 처리부(520)를 포함하고,
상기 영상신호 처리부(520)가, 카메라를 줌인(zoom-in) 함과 동시에 반사경이 카메라 영상 내에 위치하도록 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하는 단계(S30), 및 반사경의 중심이 줌인 된 카메라 영상의 중심에 일치하도록 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하는 단계(S40)를 순차적으로 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치. The method of claim 2,
The laser tracker control unit 50 includes an image signal processing unit 520 for the second control,
The image signal processing unit 520 zooms in the camera and controls the first and second driving units so that the reflector is positioned within the camera image (S30), and the camera in which the center of the reflector is zoomed in. And controlling the first and second driving units to coincide with the center of the image (S40).
각각의 레이저 트래커의 레이저 송수신부는 수신 레이저의 일부를 감지하는 위치감지센서(PSD)를 구비하고,
상기 레이저 트래커 제어부(50)는 상기 제3 제어를 위한 PSD 신호 처리부(530)를 더 포함하며,
상기 PSD 신호 처리부(530)는, 상기 위치감지센서(PSD)의 출력신호 중 광량을 나타내는 PSD SUM 신호가 최대값이 되도록 상기 제1 구동부 또는 제2 구동부를 제어함으로써 레이저 송수신부의 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치. The method of claim 2,
The laser transceiving unit of each laser tracker is provided with a position detection sensor (PSD) that detects a part of the receiving laser,
The laser tracker control unit 50 further includes a PSD signal processing unit 530 for the third control,
The PSD signal processing unit 530 controls the first driving unit or the second driving unit so that the PSD SUM signal representing the amount of light among the output signals of the position detection sensor (PSD) becomes a maximum value, so that the laser optical axis of the laser transceiving unit is Multilateral survey laser tracking device, characterized in that configured to match the center.
각각의 레이저 트래커의 레이저 송수신부는 수신 레이저의 일부를 감지하는 위치감지센서(PSD)를 구비하고,
상기 레이저 트래커 제어부(50)는 상기 제3 제어를 위한 PSD 신호 처리부(530)를 더 포함하며,
상기 PSD 신호 처리부(530)는, 상기 위치감지센서(PSD)의 출력신호 중 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호가 모두 0 볼트가 되도록 상기 제1 구동부 또는 제2 구동부를 제어함으로써 레이저 송수신부의 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 다변측량 레이저 추적 장치. The method of claim 2,
The laser transceiving unit of each laser tracker is provided with a position detection sensor (PSD) that detects a part of the receiving laser,
The laser tracker control unit 50 further includes a PSD signal processing unit 530 for the third control,
The PSD signal processing unit 530 controls the first driving unit or the second driving unit so that all of the PSD voltage signals in the horizontal direction and the vertical direction among the output signals of the position detection sensor (PSD) become 0 volts. Multilateral survey laser tracking device, characterized in that configured to match the laser optical axis to the center of the reflector.
타겟과 각 레이저 트래커 사이의 비콘 신호 수신 시간차에 기초하여 타겟의 위치를 산출하는 단계(S10);
산출된 타겟 위치에 기초하여, 각 레이저 트래커의 광학장치의 방위각을 조절하는 제1 구동부와 고도각을 조절하는 제2 구동부를 제어하여 광학장치가 타겟을 향하도록 제어하는 단계(S20);
상기 광학장치에 설치된 카메라가 촬영하는 영상신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여 카메라 영상의 중심에 상기 타겟에 부착된 반사경의 중심을 일치시키는 단계(S30~S50);
상기 광학장치에 설치된 레이저 송수신부가 상기 반사경을 향해 레이저를 조사하고 이 반사경에서 반사된 레이저를 수신하는 단계; 및
상기 수신한 레이저의 일부를 감지하는 위치감지센서(PSD)의 PSD 출력신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 단계(S60 or S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법. A method of detecting an initial position of a target in a multilateral survey laser tracking device having at least three laser trackers for tracking a target with a laser and an integrated control device for controlling the driving of the laser tracker and calculating the position of the target,
Calculating a position of the target based on a time difference in reception of the beacon signal between the target and each laser tracker (S10);
Based on the calculated target position, controlling the first driving unit for adjusting the azimuth angle of the optical device of each laser tracker and the second driving unit for adjusting the elevation angle so that the optical device faces the target (S20);
Matching the center of the reflector attached to the target to the center of the camera image by controlling the first and second driving units based on the image signal photographed by the camera installed in the optical device (S30 to S50);
A step of irradiating a laser toward the reflecting mirror by a laser transmitting/receiving unit installed in the optical device and receiving a laser reflected from the reflecting mirror; And
Controlling the first and second driving units based on the PSD output signal of the position detection sensor (PSD) for detecting a part of the received laser to match the laser optical axis to the center of the reflector (S60 or S70); includes Target initial position detection method, characterized in that.
카메라 영상의 중심에 반사경의 중심을 일치시키는 상기 단계가,
상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여, 카메라를 줌인 함과 동시에 반사경을 카메라 영상 내에 위치시키는 단계(S30); 및
상기 제1 및 제2 구동부를 제어하여, 반사경의 중심을 줌인 된 카메라 영상의 중심에 일치시키는 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법. The method of claim 6,
The step of matching the center of the reflector to the center of the camera image,
Controlling the first and second driving units to zoom in the camera and position the reflector in the camera image (S30); And
And controlling the first and second driving units to match the center of the reflector to the center of the zoomed-in camera image (S40).
상기 반사경은 전면부에 소정 형상으로 배열된 정렬라인(115)을 포함하고,
상기 반사경의 중심을 줌인 된 카메라 영상의 중심에 일치시키는 상기 단계 전에, 카메라 영상에서 보이는 상기 정렬라인으로부터 반사경의 중심을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법. The method of claim 7,
The reflector includes an alignment line 115 arranged in a predetermined shape on the front surface,
Before the step of matching the center of the reflector to the center of the zoomed-in camera image, determining the center of the reflector from the alignment line seen in the camera image.
레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 상기 단계에서, 상기 위치감지센서(PSD)의 출력신호 중 광량을 나타내는 PSD SUM 신호가 최대값이 되도록 상기 제1 구동부 또는 제2 구동부를 제어하여 레이저 송수신부의 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법. The method of claim 7,
In the step of aligning the laser optical axis with the center of the reflector, the first driving unit or the second driving unit is controlled so that the PSD SUM signal representing the amount of light among the output signals of the position detection sensor (PSD) becomes the maximum value, Target initial position detection method, characterized in that matching the optical axis to the center of the reflector.
레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 상기 단계에서, 상기 위치감지센서(PSD)의 출력신호 중 수평방향과 수직방향에 대한 PSD 전압신호가 모두 0 볼트가 되도록 상기 제1 구동부 또는 제2 구동부를 제어하여 레이저 송수신부의 레이저 광축을 반사경의 중심에 일치시키는 것을 특징으로 하는 타겟 초기위치 감지 방법. The method of claim 7,
In the step of matching the laser optical axis to the center of the reflector, the first driving unit or the second driving unit is controlled so that the PSD voltage signals in the horizontal and vertical directions among the output signals of the position detection sensor (PSD) become 0 volts. Thus, the initial target position detection method, characterized in that matching the laser optical axis of the laser transceiving unit to the center of the reflector.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102524093B1 (en) * | 2022-12-01 | 2023-04-21 | 엘텍코리아 주식회사 | Surveillance Camera Device for Long-Distance Shooting at Night |
KR20230086953A (en) * | 2021-12-09 | 2023-06-16 | 양일식 | Cutting guide device for flooring construction |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113518214B (en) * | 2021-05-25 | 2022-03-15 | 上海哔哩哔哩科技有限公司 | Panoramic video data processing method and device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080096148A (en) | 2007-04-27 | 2008-10-30 | 유영기 | Apparatus and method for detecting position using psd sensor |
KR20170078401A (en) | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 한국기계연구원 | Laser tracker |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101247964B1 (en) * | 2009-01-22 | 2013-04-03 | 고려대학교 산학협력단 | Method for Measuring Location of Radio Frequency Identification Reader by Using Beacon |
EP2602641B1 (en) * | 2011-12-06 | 2014-02-26 | Leica Geosystems AG | Laser tracker with position-sensitive detectors for searching a target |
KR20170140009A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-20 | 안태휘 | Target position detection apparatus and distance, area, volume measuring devices |
KR20190064972A (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-11 | 주식회사 케이티 | User terminal and method for detecting tracker device |
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-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080096148A (en) | 2007-04-27 | 2008-10-30 | 유영기 | Apparatus and method for detecting position using psd sensor |
KR20170078401A (en) | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 한국기계연구원 | Laser tracker |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Ortiz 外 7인, "Functional demonstration of accelerometer-assisted beacon tracking," Proceedings of SPIE Vol. 4272 (2001)* * |
김승만 外 6인, "모바일 가공기의 위치측정을 위한 다중절대거리 기반 3차원 공간좌표측정 시스템," 한국생산제조학회지 2017년12월* * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230086953A (en) * | 2021-12-09 | 2023-06-16 | 양일식 | Cutting guide device for flooring construction |
KR102524093B1 (en) * | 2022-12-01 | 2023-04-21 | 엘텍코리아 주식회사 | Surveillance Camera Device for Long-Distance Shooting at Night |
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