KR100904755B1 - 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실제 측정에 앞서 예비 측정을 통해 실제 측정 가능 영역을 벗어나는 부분에 서로 다른 컬러를 구현하여 측정물의 현재 위치를 파악하고, 측정물을 실제 측정 가능 영역으로 이동시킨 후 실제 측정을 수행하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 입체형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법은, 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S150)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S160)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 단계(S170)를 포함하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서, 상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S100)와, 상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S110)와, 상기 획득된 예비 측정 영상의 위상값을 산출하여 산출된 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역의 위상 범위에 있는 영역에 대하여는 모아레 무늬를 구현하고, 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역 위상 범위 이하 또는 이상인 영역에 대하여 각각 서로 다른 컬러를 구현하여 예비측정 결과영상을 제공하는 단계(S120)와, 상기 획득된 예비측정영상에서 위상을 산출한 후 분석하여 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치하는지 판단하는 단계(S130)와, 상기 측정물의 위치 판 단 결과 실제 측정 가능 영역에 위치하지 않을 경우 상기 S120 단계에서 제공된 영상을 토대로 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시키는 단계(S140)를 더 포함하고, 상기 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시킨 후에 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 때까지 S100 단계에서 S140 단계를 반복한다.

입체 형상, 예비 측정, 실제 측정, 큰 주기, 기준 패턴광, 예비 패턴광

Description

입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법{SETTING METHOD FOR POSITION WHEREIN MEASURING THR THREE-DIMENSIONAL SHAPE}

본 발명은 측정물의 위치 설정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 측정에 앞서 예비 측정을 통해 실제 측정 가능 영역을 벗어나는 부분에 서로 다른 컬러를 구현하여 측정물의 현재 위치를 파악하고, 측정물을 실제 측정 가능 영역으로 이동시킨 후 실제 측정을 수행하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자유 곡면으로 이루어진 물체의 3차원 형상측정은 다양한 가공물의 검사나, 캐드/캠(CAD/CAM), 의료, 솔리드 모델링 등 여러 가지 분야에서 폭넓게 적용되고 있다.

이러한 3차원 형상의 측정기술의 하나 중의 하나가 접촉식 3차원 측정기를 사용하여 곡면상의 한 점씩 측정하여 전체 곡면형상을 측정하는 방식이 사용되어 오고 있었는데, 이러한 접촉식 3차원 형상 측정법은 측정시간이 과다하게 소요되는 문제점을 안고 있다.

이에 최근에는 접촉식 3차원 측정기의 단점을 해소하여 측정 효율을 높이기 위하여 광학적인 방식을 이용하고 있다.

이와 같이 광학적인 방법을 이용하여 물체의 입체형상을 측정하는 장비를 통상적으로 "3차원 스캐너(3D Scanner)"라고 부른다.

이러한 3차원 스캐너(3D Scanner)는 도 1에 도시된 바와 같이 규칙적인 줄무늬 형태의 이미지를 측정물에 영사하는 패턴광 영사부(100)와, 렌즈(210)와 카메라(220)로 구성되며 패턴광이 측정물 표면에 영사되었을 때의 영상을 획득하는 영상획득부(200)를 포함하며, 컴퓨터(300)가 패턴광 영사부(100)를 제어하고, 영상획득부(200)를 통해서 획득된 영상을 분석하여 3차원 입체형상을 산출한다.

이러한 3차원 스캐너의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 "영사되는 패턴"과 같이 줄무늬가 일정한 간격으로 반복되는 패턴을 패턴광 영사부(100)를 통해 측정물(400)에 영사하면, 측정물(400)이 위치하는 공간에서 임의의 고정된 X값에 대하여 Z값이 변하게 되어 도 1의 "빛의 밝기"그래프와 같이 빛의 밝기가 정현파 형태로 변하게 된다.

이러한 Z값의 변화에 따른 빛의 밝기 변화는 정현파 형태이면서 주기적으로 변하기 때문에, 정현파로 가정하여 위상을 구할 수 있다.

즉, 3차원 스캐너는 측정물(400)에 패턴광이 영사되었을 때, 영상획득부(200)를 통해서 획득된 영상을 컴퓨터(300)에서 분석하여 "위상"값을 계산하고 이를 이용하여 Z값을 산출함으로써 측정물의 입체형상을 측정한다.

이러한 위상을 구하는 과정은 기존의 공지의 기술로서 "arc-tan"연산을 통해서 계산되기 때문에 -π부터 +π사이의 값을 가지게 되는데, 빛의 밝기 변화가 주 기적으로 반복되기 때문에 결국 도 1에서의 "위상"그래프에서와 같이 Z값의 변화에 따라서 -π부터 +π사이의 값으로 주기적으로 반복된다.

따라서, 일정한 간격의 줄무늬 패턴을 영사하여 입체형상을 측정하는 3차원 스캐너에서는 도1에 표시된 바와 같이"영상이 가장 선명한 위치(A)"의 전후방에 위상이 -π부터 +π사이의 값으로 변하는 구간(즉 "2π"구간)인 "측정 가능영역(B)"으로 설정되어 있다.

그런데, 영사되는 패턴에서 줄무늬의 주기를 증가시키면 측정 가능 영역이 확대되어 사용 편의성은 향상되지만, 영상획득부에서의 렌즈 심도 때문에 초점위치에서 멀어질수록 획득되는 영상의 선명도가 저하되고 결국 입체 형상 측정 정확도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 적절한 값 이상으로 측정 가능 영역을 확대할 경우 측정 정확도가 저하되므로 과도하게 측정 가능 영역을 확대하는 것은 바람직하지 못하다.

한편, 측정물(400)을 3차원 스캐너의 전방에 위치시키는 과정에서 측정물이 측정 가능 영역(B) 안에 위치할 경우 정상적인 측정 결과를 얻을 수 있지만, 측정물의 일부분이 측정 가능 영역을 벗어나 있으면 잘못된 측정결과를 얻게 된다.

즉, 도 2의 (a)와 같이 측정물(400)이 측정 가능 영역(B)에 위치하는 경우에는 측정물(400)의 모든 부분의 영상이 정확하게 나타난다.

그러나, 도 2의 (b)와 같이 측정물(400)의 상부면이 측정 가능 영역(B)의 전방 한계선을 벗어난 상태에서 측정이 이루어질 경우, 입체형상 측정결과에서는 측정물(400)의 상부면이 바닥면에 위치하는 것처럼 나타난다.

또한, 도 2의 (c)와 같이 측정물(400)의 바닥면이 측정 가능 영역(B)의 후방 한계선을 벗어난 상태에서 측정이 이루어질 경우, 입체형상 측정결과에서는 측정물(400)의 바닥면이 상부에 위치하는 것처럼 나타난다.

이와 같이 종래 기술에 따르면, 측정 가능 영역(B)을 벗어나는 부분의 형상 측정 오류가 발생할 뿐만 아니라, 획득된 영상을 통해서는 측정물(400)이 측정 가능 영역의 전방에 위치하는지 후방에 위치하는지를 쉽게 알 수 없어 측정을 위한 최적 위치 설정이 어려운 문제점이 있다.

상기 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 측정물에 대한 실제 입체 형상 측정 이전에 실제 측정에 사용되는 패턴의 주기보다 큰 주기의 예비 패턴광을 영사하고, 여기서 획득된 영상의 위상을 계산하고, 계산된 위상에 대하여 실제 측정 가능 영역을 벗어나는 전방부분과 후방부분에 서로 다른 컬러를 구현함으로써, 측정물이 측정 가능 영역 내부에 위치하였는지 쉽게 파악할 수 있으며, 최적 위치 설정을 위한 측정물의 이동 방향을 용이하게 파악할 수 있도록 하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 측정물의 일부가 측정 가능 영역을 벗어나는 것으로 판단될 경우 측정 가능 영역을 벗어하는 부분에 대한 데이터를 자동으로 삭제함으로써 잘못된 측정결과가 포함되는 것을 방지하여 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 양상에 따른 입체형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법은, 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S150)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S160)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 단계(S170)를 포함하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서, 상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S100)와, 상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S110)와, 상기 획득된 예비 측정 영상의 위상값을 산출하여 산출된 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역의 위상 범위에 있는 영역에 대하여는 모아레 무늬를 구현하고, 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역 위상 범위 이하 또는 이상인 영역에 대하여 각각 서로 다른 컬러를 구현하여 예비측정 결과영상을 제공하는 단계(S120)와, 상기 획득된 예비측정영상에서 위상을 산출한 후 분석하여 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치하는지 판단하는 단계(S130)와, 상기 측정물의 위치 판단 결과 실제 측정 가능 영역에 위치하지 않을 경우 상기 S120 단계에서 제공된 영상을 토대로 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시키는 단계(S140)를 더 포함하고, 상기 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시킨 후에 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 때까지 S100 단계에서 S140 단계를 반복한다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 2 양상에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법은 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S240)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S250)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서, 상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S200)와, 상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S210)와, 상기 예비 측정 영상에서 위상을 산출하는 단계(S220)와, 상기 산출된 예비측정 위상값에서 실제 측정 가능 영역의 위상값을 확인하는 단계(S230)와, 상기 S250단계에서 획득된 실제 측정영상의 위상을 산출하는 단계(S260)와, 상기 실제 측정영상 중에 실제측정 가능 영역의 위상값을 가지는 부분의 데이터만 출력하고 나머지 데이터는 삭제하는 단계(S270)를 포함한다.

본 발명은 실제 측정에 앞서 예비 측정을 통해 측정물이 측정 가능 영역을 벗어났는지 여부와, 측정 가능 영역을 벗어난 경우 측정 가능 영역에 대한 측정물의 상대적인 위치를 사용자가 확인 할 수 있도록 함으로써 측정물의 최적 위치 설정을 용이하게 하며, 측정 가능 영역을 벗어난 부분은 입체형상 계산과정 및 입체형상 데이터 출력과정에서 자동 삭제함으로써 측정의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 순차 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S150)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S160)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 단계(S170)를 포함하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서,, 상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S100)와, 상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S110)와, 상기 획득된 예비 측정 영상의 위상값을 산출하여 산출된 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역의 위상 범위에 있는 영역에 대하여는 모아레 무늬를 구현하고, 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역 위상 범위 이하 또는 이상인 영역에 대하여 각각 서로 다른 컬러를 구현하여 예비측정 결과영상을 제공하는 단계(S120)와, 상기 획득된 예비측정영상에서 위상을 산출한 후 분석하여 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치하는지 판단하는 단계(S130)와, 상기 측정물의 위치 판단 결과 실제 측정 가능 영역에 위치하지 않을 경우 상기 S120 단계에서 제공된 영상을 토대로 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시키는 단계(S140)를 더 포함하고, 상기 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시킨 후에 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 때까지 S100 단계에서 S140 단계를 반복하는 것이다.

이하, 본 발명의 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 도 3 및 도 4를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 실제 측정에 앞서 예비 측정을 통해 측정 가능 영역을 벗어 나는지 여부를 쉽게 파악할 수 있도록 하고, 측정물의 위치를 파악한 후 측정물을 측정 가능 영역의 최적 위치로 이송시킨 후 실제 측정을 수행함으로써, 측정의 신뢰성을 높이기 위한 것이다.

도 4의 (a)는 실제 측정 방법을, (b)는 예비 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 실제 측정에 사용되는 기준 패턴광(10)의 주기보다 2배로 큰 주기를 갖는 예비 패턴광(20)을 측정물(400)에 영사한다(S100).

그러면, 기준 패턴광을 영사하는 경우 나타나는 실제 측정 가능 영역(B)보다 크기가 2배로 확대된 예비 측정 가능 영역(C)을 얻을 수 있다(S110).

다시 말해, 실제 측정(a)에서의 측정 가능 영역(B)에서 위상이 -π ~ +π값으로 얻어지는 Z값 위치는 예비측정(b)에서는 위상이 -0.5π ~ +0.5π값으로 산출되게 된다.

따라서, 예비 측정(b)에서 위상이 -π ~ -0.5π값으로 산출되는 부분들은 실제 측정에서의 측정 가능 영역(B) 보다 앞으로 벗어난 것을 알 수 있으며, 예비측정(b)에서 위상이 +0.5π ~ +π값으로 산출되는 부분들은 실제 측정(a)에서의 측정 가능 영역(B) 보다 뒤쪽으로 벗어난 것을 알 수 있다.

이에 본 발명은 획득된 예비 측정 영상에서 산출되는 예비 측정에서의 위상이 -0.5π ~ 0.5π 내의 값을 갖는 영역에 대하여는 모아레 무늬를 구현하여 제공하고, 예비 측정에서의 위상이 0.5π ~ π 내의 값을 갖는 영역과 예비 측정에서의 위상이 -π ~ 0.5π 내의 값을 갖는 영역에 대하여 도 5에서와 같이 각각 서로 다 른 컬러를 구현하여 예비측정 결과영상을 제공한다(S120).

예를 들어, 도 5의 (b)와 같이 실제 측정 가능 영역(B)을 벗어나 전방에 위치하는 부분 즉, 예비 패턴광의 위상이 -0.5π 보다 작은 값을 가질 경우 레드(R) 컬러를 구현한다.

그리고, 도 5의 (c)와 같이 실제 측정 가능 영역(B)을 벗어나 후방에 위치하는 부분 즉, 예비 패턴광의 위상이 +0.5π보다 큰 값을 가질 경우에는 블루(B) 컬러를 구현한다.

이때, 측정물(400)이 실제 측정 가능 영역(B)을 벗어나지 않는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 모아레 무늬만이 나타난다.

이후, 3차원 스캐너를 사용자는 예비측정 결과 영상을 확인함으로써(S130), 측정물이 측정 가능 영역으로부터 어떻게 벗어낫는가를 쉽게 인식할 수 있다.

이에 따라, 사용자는 측정물(400)이 실제 측정 가능 영역에 위치하지 않을 경우 측정물(400)을 전방으로 혹은 후방으로 이동시켜서(S140) 최적의 위치에서 입체형상 측정을 실시할 수 있게 된다.

즉, 예비 측정(b)에서 위상이 -π ~ -0.5π값으로 산출되는 부분들은 실제 측정에서의 측정 가능 영역(B) 보다 앞으로 벗어난 것을 알 수 있으며, 예비측정(b)에서 위상이 +0.5π ~ +π값으로 산출되는 부분들은 실제 측정(a)에서의 측정 가능 영역(B) 보다 뒤쪽으로 벗어난 것을 알 수 있다.

예를 들어, 획득된 영상에서 도 7에 도시된 바와 같이 블루 컬러가 나타나는 경우 측정물이 실제 측정 가능 영역(B)의 후방에 위치하는 것을 알 수 있다.

이 경우에는 측정물(400)을 전방으로 이동시켜 실제 측정 가능 영역(B) 내로 측정물(400)을 위치시키는 것이 바람직하다.

반대로, 획득된 영상에서 레드 컬러가 나타나는 경우 측정물이 실제 측정 가능 영역(B)의 전방에 위치하는 것을 알 수 있으므로, 측정물(400)을 후방으로 이동시켜 실제 측정 가능 영역(B) 내로 측정물(400)을 위치시키는 것이 바람직하다.

이어서, 측정물을 이동시킨 후에는 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 때까지 예비 측정 과정인 S100 단계에서 S140를 반복한다.

이후, 제공된 예비측정 결과에 따라 사용자는 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 경우 아래와 같이 실제 측정을 진행한다.

즉, 일정 주기를 갖는 기준 패턴광(10)을 측정물 표면에 영사한다(S150).

그러면, 측정물에 영사된 기준 패턴광(10)은 측정물의 입체 형상에 따라 변화하게 되는데, 이 변형된 패턴광 영상을 영상획득부(200)에서 획득한다(S160).

그리고, 획득된 영상의 위상값으로부터 측정물(400)의 입체형상을 산출한다(S170).

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 순차 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법은 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S240)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S250)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통 해 측정물의 형상을 산출하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서, 상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S200)와, 상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S210)와, 상기 예비 측정 영상에서 위상을 산출하는 단계(S220)와, 상기 산출된 예비측정 위상값에서 실제 측정 가능 영역의 위상값을 확인하는 단계(S230)와, 상기 S250단계에서 획득된 실제 측정영상의 위상을 산출하는 단계(S260)와, 상기 실제 측정영상 중에 실제측정 가능 영역의 위상값을 가지는 부분의 데이터만 출력하고 나머지 데이터는 삭제하는 단계(S270)를 포함한다.

이러한 본 발명의 제 2 실시예를 도 8과 도 9 및 상술한 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 4를 참조하면, 실제 측정에 사용되는 기준 패턴광(10)의 주기보다 2배로 큰 주기를 갖는 예비 패턴광(20)을 측정물(400)에 영사한다(S200).

그러면, 기준 패턴광을 영사하는 경우 나타나는 실제 측정 가능 영역(B)보다 크기가 2배로 확대된 예비 측정 가능 영역(C)을 얻을 수 있다(S210).

이렇게 얻어진 예비 측정 영상에서 위상을 산출한다(S220).

그리고, 산출된 예비 측정 영상의 위상값에서 실제 측정 가능 영역의 위상값을 확인한다(S230).

즉, 실제 측정(a)에서의 측정 가능 영역(B)에서 위상이 -π ~ +π값으로 얻어지는 Z값 위치는 예비측정(b)에서는 위상이 -0.5π ~ +0.5π값으로 산출되게 된 다.

다시 말해, 예비 측정에서 산출된 위상이 -0.5π ~ +0.5π의 값을 가지는 부분을 파악하고, 실제측정을 통해 예비 측정시 -0.5π ~ +0.5π 위상 값을 가지는 부분에 대한 입체형상 데이터만을 출력한다.

구체적으로는, 일정 주기를 갖는 기준 패턴광(10)을 측정물 표면에 영사한다(S240).

그러면, 측정물에 영사된 기준 패턴광(10)은 측정물의 입체 형상에 따라 변화하게 되는데, 이 변형된 패턴광 영상을 영상획득부(200)에서 획득한다(S250).

그리고, 획득된 실제 측정 영상의 위상을 산출하고(S260), 획득된 영상에서 실제 측정 가능 영역 내의 데이터만을 출력하고 나머지는 삭제함으로써(S270), 측정결과에 실제측정영역을 벗어난 데이터가 포함되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 예비측정영상에서는 실제 측정 가능 영역의 위상값이 -0.5π ~ +0.5π 값을 갖지만, 실제 측정시 이용되는 기준 패턴광(10)은 예비 패턴광(20)의 1/2 크기를 갖기 때문에 실제 측정에 있어서, 실제 측정가능 영역의 위상값은 -π ~ +π 범위가 된다.

따라서, 예비측정에서 위상값이 -0.5π ~ +0.5π 범위( = 실제 측정 가능 영역(B))의 값을 가지는 부분의 형상에 대하여는 입체형상을 산출하여 입체형상 데이터를 출력하고, 최고 위상 이상 또는 최저 위상 이하의 값을 갖는 영역, 즉 예비측정에서 위상값이 -0.5π 이하 또는 +0.5π 이상의 값을 가지는 부분의 형상에 대하여는 데이터를 삭제한다.

여기서, 본 발명들에서는 설명의 용이성을 위해 예비 패턴광(20)을 기준 패턴광(10)의 주기보다 2배 큰 주기를 사용하는 경우에 한정하여 설명하였으나, 기준 패턴광의 주기의 2배가 아닌 다른 비율로 확대된 주기의 예비 패턴광을 사용하여도 동일한 원리를 구현할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 실제 측정에 앞서 실제 측정에서 사용되는 패턴에서의 주기보다 큰 주기의 패턴을 영사하여 측정 가능 영역을 확대하고, 확대된 측정 가능 영역 내의 각 구간별로 서로 다른 영상을 구현하여 사용자에게 제공함으로써, 측정물의 위치를 사용자가 용이하게 파악할 수 있도록 한다.

이로써, 사용자는 미리 측정물의 위치를 파악하여 측정물을 영상이 가장 선명하게 나타나는 최적의 위치로 측정물을 이동시킨 다음 실제 측정을 수행하고, 실제 측정시에는 측정 가능 영역을 벗어나는 영역에 대한 데이터를 자동으로 삭제함으로써, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 입체 형상 측정 방법을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 종래의 입체 형상 측정 방법에 의해 획득된 측정결과를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 순차 도시한 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 도시한 개념도.

도 5는 본 발명에 따른 예비측정에서 측정물의 위치에 따라 획득되는 예비측정 결과영상을 보인 도면.

도 6은 본 발명에 따른 예비측정에서 측정물이 정확한 위치에 있을 경우에 획득된 예비측정 결과영상.

도 7은 본 발명에 따른 예비측정에서 측정물의 일부분이 실제 측정가능영역의 후방에 있을 경우에 획득된 예비측정 결과영상.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법을 순차 도시한 흐름도.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 통해 설정 범위를 벗어하는 데이터는 삭제하는 과정을 보인 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 패턴광 영사부

200 : 영상획득부

210 : 렌즈

220 : 카메라

300 : 컴퓨터

400 : 측정물

Claims (2)

1. 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S150)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S160)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 단계(S170)를 포함하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서,

   상기 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에 기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S100)와,

   상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S110)와,

   상기 획득된 예비 측정 영상의 위상값을 산출하여 산출된 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역의 위상 범위에 있는 영역에 대하여는 모아레 무늬를 구현하고, 예비측정 위상값이 실제 측정 가능 영역 위상 범위 이하 또는 이상인 영역에 대하여 각각 서로 다른 컬러를 구현하여 예비측정 결과영상을 제공하는 단계(S120)와,

   상기 획득된 예비측정영상에서 위상을 산출한 후 분석하여 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치하는지 판단하는 단계(S130)와,

   상기 측정물의 위치 판단 결과 실제 측정 가능 영역에 위치하지 않을 경우 상기 S120 단계에서 제공된 영상을 토대로 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시키는 단계(S140)로 이루어지고,

   상기 측정물을 전방 또는 후방으로 이동시킨 후에 측정물이 실제 측정 가능 영역에 위치할 때까지 S100 단계에서 S140 단계를 반복하고,

   상기 측정물의 위치 판단 결과 실제 측정 가능 영역에 위치하였을 경우 상기 S150단계 내지 S170단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법.
2. 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물 표면에 영사하는 단계(S240)와, 상기 측정물에 영사된 기준 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S250)와, 상기 획득된 영상의 위상 계산을 통해 측정물의 형상을 산출하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법에 있어서,

   상기 S240, S250단계를 통해 일정 주기를 갖는 기준 패턴광을 측정물에 영사하여 실제 측정하기 이전에,

   기준 패턴광의 주기보다 큰 주기의 패턴을 갖는 예비 패턴광을 영사하는 단계(S200)와,

   상기 예비 패턴광이 측정물의 형상에 따라 변형된 영상을 영상획득부에서 획득하는 단계(S210)와,

   상기 예비 측정 영상에서 위상을 산출하는 단계(S220)와,

   상기 산출된 예비측정 위상값에서 실제 측정 가능 영역의 위상값을 확인하는 단계(S230)를 더 수행한 후,

   상기 S240단계와 상기 S250단계를 수행하여 획득된 실제 측정영상의 위상을 산출하는 단계(S260)와,

   상기 실제 측정영상 중에 실제측정 가능 영역의 위상값을 가지는 부분의 데이터만 출력하고 나머지 데이터는 삭제하는 단계(S270)를 수행하는 것을 특징으로 하는 입체 형상 측정에서의 측정물 위치 설정 방법.

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