KR100193494B1 - Ccd카메라와 레이저 거리계를 이용한 타이어 형상 변화 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD 카메라를 이용하여 피측정체의 측정점들을 2차원적으로 검출한 다음, 변형후에 각 점들의 거리차를 레이저 거리계에 의해 검출하여 3차원의 형상을 검출하고 이를 변형후에 대해서도 실시하여 변형전과 후의 2차원 위치와 거리차 측정치들을 각 측정점에 대해 3차원으로 분포시킴으로서 3차원 변형량을 검출하는 방법에 관한 것이다.

Description

CCD(전하 결합 소자) 카메라와 레이저 거리계를 이용한 타이어 형상 변화 측정 방법

제1도는 히스토그램을 α-컷트하여 2차원의 측정점을 검출하는 방법의 설명도.

제2도 a)는 타이어 변형 전의 2차원의 측정점을 검출하는 방법의 설명도.

제2도 b)는 타이어 변형 후의 3차원의 측정점을 검출하는 방법의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : CCD 카메라 2 : 레이저거리계

3 : 타이어 4 : 측정점

6 : 컴퓨터 7 : 히스토그램

8 : α-컷트

본 발명은 CCD(Charge Coupled device ; 전하 결합소자, 이하 CCD라고 함) 카메라와 레이저 거리계를 이용하여 타이어의 변형량을 측정하는 방법에 관한 것이다.

타이어가 하중을 받기 전과 받은 후의 형상 변화를 정확하게 측정하고 하중에 따른 변형량을 추적하는 것은 타이어의 내구력을 시험하는 연구분야에서 대단히 중요한 일이다. 타이어가 하중을 받을 경우, 타이어의 표면은 미소 변형을 일으키며 이를 측정하기 위해 종래에는 빛의 위상차를 이용한 모이레(Moire) 방법에 의해 물체의 형상 변화를 해석하는 방법이 있었으나 이것은 빛의 위상차를 이용하여 CCD 카메라에서 입력 받은 화상을 해석하는 방법으로 물체의 변형량의 상대적인 차이를 알 수 있을 뿐 실제 형상의 변형량 측정은 불가능한 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 수μm해상도의 거리 분해능을 가지고 있는 레이저 거리계를 이용하여 CCD 카메라에서 입력 받은 화상으로부터 2차원(x,y평면)의 각 측정점의 변형 전후의 거리차를 검출해 내고 검출된 각 측정점과 레이저 거리계와의 거리(z방향)를 검출해 냄으로써 3차원적 형상을 얻는 방법을 이용한다.

이하 본 발명에 따른 타이어의 형상 변화량 측정 방법에 대해 상세히 설명한다.

타이어 형상의 미소한 변화를 측정하기 위해서는 변형을 일으키는 점을 인식하여 그 점이 이동된 점을 추적하여야 한다. 이때 측정 위치를 표시하기 위해 피측정체에 선명한 색으로 표시한다. 예를 들어 검정색 타이어 면에 흰색점으로 표시한다. 또한 CCD 카메라(1)와 레이저 거리계(2)가 검출할 지점을 동일 좌표가 되도록 조절한 다음 타이어(3)가 변형되기 전 즉, 하중을 주지 않은 상태에서 측정점(4)들을 흰색으로 표시하는 것이 바람직하다. 이 상태를 CCD 카메라(1)에 의해 2차원 화상으로 받아 컴퓨터(6)에 저장하고, 제1도에서와 같이 히스토그램 알고리즘을 이용하여 타이어의 x, y 평면상에서 2차원의 측정점을 얻는다. 다시 말하면 1차원의 히스토그램(7)을 α-컷트(8)하여 이 것을 화상의 각 라인에 적용하면 2차원의 측정점을 얻을 수 있다. x, y 평면상의 각 측정점과 레이저 거리계 사이의 거리를 측정하면 z방향의 위치를 얻을 수 있으므로 x, y, z 3차원 형상의 정보를 얻을 수 있다.

이제 제2도에서처럼 타이어에 하중을 가하여 변형을 시킨 다음, 변형 전에 실행한 방법과 같이 CCD 카메라와 레이저 거리계(2)로부터 2차원 화상과 거리 데이터를 각각 입력 받아 컴퓨터에 저장한다. 이상과 같이 하여 변형 후 타이어의 3차원 형상을 표현할 수 있다.

변형 전의 형상과 변형 후의 형상을 비교함으로써 형상 변화를 추적한다. 즉, 제2도 a)의 A점이 b)의 B점으로 이동되었을 경우 a)의 CCD 카메라에 의한 2차원 평면 위치에 대한 정보와 b)의 정보차로 x축과 y축의 변형을 계산할 수 있고, a)의 레이저 거리계에 의한 z축 방향 위치와 b)의 z축 방향 위치차로 z축 방향의 변형량을 계산할 수 있다.

컴퓨터에 의해 이 변형량이 계산되고 제2도의 a)와 b)를 겹친 그림을 모니터상에 표현함으로써 3차원 변형 분포를 관찰할 수 있다.

단, 변형 거리는 카메라와 비교하여 무시할 정도로 작으므로 카메라의 방사각과 레이저 거리계의 방사각의 차이는 무시될 수 있다. 만약 이 값이 무시하지 못할 만큼의 정밀도를 요한다면 레이저 거리계를 방사형으로 주사하지 않고 평면형으로 주사하는 방식을 채택한다.

또한, 위에서는 타이어를 예로 들어 설명하였지만 타이어 뿐만 아니라 각종 다른 물체의 3차원 형상 분포를 검출하는데에도 적용 가능한 것이다.

Claims (1)

1. CCD(전하 결합 소자) 카메라(1)와 레이저 거리계(2)가 검출할 지점을 동일 좌표가 되도록 조절한 다음 이 검출 지점(4)을 일정간격으로 선명한 색으로 표시하고, 이 상태를 CCD 카메라(1)에 의해 화상을 받아 검출지점(4)들의 2차원 위치를 검출하고 그 지점(4)과 레이저 거리계(2)와의 거리를 검출하여 컴퓨터(6)에 저장하고 피측정체를 변형시킨 후 상기 CCD 카메라(1)와 레이저 거리계(2)에 의해 2차원 위치와 거리를 측정하여 변형전후의 2차원 위치와 거리의 차를 각 측정점에 대해 계산함으로써 피측정체의 3차원 변형량을 검출하고 이를 3차원으로 표현함을 특징으로 하는 타이어 형상 변화측정 방법.