KR100910937B1 - 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법 - Google Patents

3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡면 혹은 자유 곡면으로 구성된 물체의 입체형상을 광학적인 방법을 이용하여 고속으로 3차원 형상을 측정하는 3차원 스캐너(3D Scanner)를 이용함에 있어서 별도의 점광원을 추가함이 없이 기본 구성 요소만을 이용하여 측정 대상물이 위치해야 할 최적의 위치를 용이하게 설정할 수 있는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법은 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서, 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하고 영상획득부를 통해 획득되는 영상의 어두운 영역의 면적과 밝은 영역의 면적이 동일해지는 위치를 측정 대상물의 최적 위치로 설정하는 것이다.
3차원 스캐너, 영상획득부, 패턴광영사부, 초점위치

Description

3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법{SETTING METHOD OF OPTIMAL POSITION OF MEASURING SYSTEM USING 3D SCANNER}
본 발명은 측정 대상물의 최적위치 설정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡면 혹은 자유 곡면으로 구성된 물체의 입체형상을 광학적인 방법을 이용하여 고속으로 3차원 형상을 측정하는 3차원 스캐너(3D Scanner)를 이용함에 있어서 별도의 점광원을 추가함이 없이 기본 구성 요소만을 이용하여 측정 대상물이 위치해야 할 최적의 위치를 용이하게 설정할 수 있는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 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 스캐너는, 렌즈와 카메라로 이루어진 영상획득부와 패턴광을 영사하는 패턴광 영사부로 구성 되어 있는데, 영상획득부와 패턴광 영사부는 사용자가 임의로 조정할 수 없도록 기구적으로 고정되어 있으며, 또한 영상획득부의 렌즈 역시 사용자가 조정할 수 없도록 고정되어 있다.
그런데, 통상의 사진을 촬영하는 카메라에서 셔터를 누르기 전에 카메라에 장착된 렌즈를 조정하여 초점을 맞추는 과정이 필요하듯이, 3차원 스캐너에서도 입체형상을 측정하기 이전에 선명한 영상이 획득될 수 있도록 초점을 조정해야 한다.
하지만, 앞서 설명한 바와 같이 3차원 스캐너에서는 사용자가 렌즈를 조정할 수 없도록 고정되어 있기 때문에, 측정 대상물과 3차원 스캐너 사이의 거리를 조정하여 초점을 맞추어야 한다.
즉, 초점이 잘 맞지 않는 위치에 측정 대상물이 위치하는 경우 선명한 영상 획득이 어려워 3차원 형상 측정 신뢰성이 떨어지므로 측정 대상물을 이동시켜 최적의 위치를 찾아야 한다.
도 1은 종래의 3D 스캐너를 이용한 측정 시스템의 초점 위치 설정 방식의 일 실시예를 나타낸 개념도로서, 렌즈(110)와 카메라(120)로 구성되는 영상획득부(100), 측정 대상물(P) 표면에 패턴광을 영사하는 패턴광 영사부(200)로 구성된 다.
일반적으로 3D 스캐너는 자체적으로 최적의 초점 위치를 갖기 때문에, 줄자(300) 등을 이용하여 해당 3D 스캐너의 사양에 따라 정해진 최적의 초점 위치를 찾은 후에 그 위치에 측정 대상물을 위치시켜야 한다.
이렇게 줄자 등을 이용하여 해당 스캐너의 최적초점 위치에 측정 대상물을 위치시키는 방법은 사용자가 3차원 스캐너를 사용할 때마다 줄자를 준비해야하는 번거로움이 있어 효율성이 떨어진다.
도 2는 종래의 3D 스캐너를 이용한 측정 시스템의 초점 위치 설정 방식의 다른 실시예를 나타낸 개념도로서, 렌즈(110)와 카메라(120)로 구성되는 영상획득부(100), 측정 대상물(P) 표면에 패턴광을 영사하는 패턴광 영사부(200)로 및 측정 대상물(P) 표면에 점광원을 조사하는 점광원 발생기(400)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 3차원 스캐너의 영상획득부(100)의 양측에 별도의 점광원 발생기(400)를 각각 설치하여 각각 점광을 발생하도록 하고, 측정 대상물(P)을 전진 혹은 후진시키면서 두 개의 점광원이 겹쳐지는 위치를 최적 위치로 설정한다.
즉, 도 2의 (a)와 같이 측정 대상물이 초점위치에서 너무 먼 거리에 있을 경우와, (c)와 같이 측정 대상물이 초점위치에서 너무 가까운 거리에 있을 경우 두 개의 점광이 겹쳐지지 않는 것을 볼 수 있다.
이 경우 측정 대상물(P)을 전진 혹은 후진시키면 측정 대상물에 조사된 두 개의 점광원 사이의 거리가 변화하게 되므로, 이를 참조하여 측정 대상물을 이동시키면 도 2의 (b)와 같이 두 개의 점광이 겹쳐져 하나의 점광으로 나타나므로, 이 위치에 측정 대상물을 위치시키면 선명한 영상을 획득할 수 있다.
이렇게 두 개의 점광원이 구비된 3차원 스캐너는 사용자들에게 최적의 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 편리함을 제공하고 있지만, 별도의 점광원 2개를 배치시켜야 하기 때문에 장치의 부피가 커지는 것은 물론 추가적인 비용의 지출이 불가피하다는 문제점이 있다.
상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너에 있어서, 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하고 카메라를 통해 획득되는 영상의 어두운 부분의 면적과 밝은 부분의 면적 각각의 비율이 동일한 지점을 최적위치로 설정함으로써, 별도의 점광원을 추가하지 않고도 기본 구성을 이용하여 측정 대상물이 위치해야할 최적의 위치를 용이하게 설정할 수 있는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 제공함에 있다.
또한, 상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너에 있어서, 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크가 포함된 패턴광을 영사하고, 기준 마크가 영상의 중앙에 위치하도록 측정 대상물의 위치를 조정함으로써 측정 대상물이 위치해야할 최적의 위치를 용이하게 설 정할 수 있는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법은 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서, 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하고 영상획득부를 통해 획득되는 영상의 어두운 영역의 면적과 밝은 영역의 면적이 동일해지는 위치를 측정 대상물의 최적 위치로 설정하는 것이다.
여기서, 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법은, 측정 대상물을 영상획득부의 광축과 동일 선상에 위치시키는 단계(S100)와, 상기 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하는 단계(S110)와, 상기 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부를 통해 획득하는 단계(S120)와, 상기 획득된 영상을 밝기에 따라 제 1 영역과 제 2 영역으로 구분하고 제 1 영역과 제 2 영역의 면적을 산출하여 동일한지 판단하는 단계(S130)와, 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하는 단계(S140)와, 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일하지 않을 경우 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 큰지를 비교하는 단계(S150)와, 상기 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 큰 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시키 고(S160) 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일해질 때까지 상기 S120 단계와 S130 단계를 반복하고, 상기 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 작을 경우 측정 대상물을 전방으로 이동시키고(S170) 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일해질 때까지 상기 S120 단계와 S130 단계를 반복하는 과정을 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법은, 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서, 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크를 포함하는 패턴광을 영사하고 영상획득부를 통해 획득되는 중심 수직선에 기준 마크가 위치하는 지점을 측정 대상물의 최적 위치로 설정하는 것이다.
여기서, 상기 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법은, 측정 대상물을 영상획득부의 광축과 동일 선상에 위치시키는 단계(S300)와, 상기 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크가 포함된 패턴광을 영사하는 단계(S310)와, 상기 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부를 통해 획득하는 단계(S320)와, 상기 획득된 중심 수직선에 기준 마크가 위치하는지를 판단하는 단계(S330)와, 상기 기준 마크가 중심 수직선에 위치할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하는 단계(S340)와, 상기 기준 마크가 중심 수직선에 위치하지 않을 경우 기준 마크가 좌측에 위치하는지 판단하는 단계(S350)와, 상기 기준 마크가 좌측에 위치하는지 판단 결과 좌측에 위치할 경우 측정 대상물을 전방으로 이동시키는 단 계(S360)와, 상기 기준 마크가 우측에 위치할 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시키는 단계(S370)를 포함하고, 상기 기준마크가 중심 수직선의 중심에 위치 할 때까지 S320단계에서 S370 단계를 반복한다.
기준 마크(M)가 좌측에 위치할 경우 측정 대상물(P)을 전방으로 이동시키고(S360), 기준 마크(M)가 좌측에 위치하지 않을 경우 측정 대상물(P)을 후방으로 이동시킨다(S370).
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법은, 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서, 패턴 영사부를 영상획득부의 양측에 배치하고, 상기 각 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크를 포함하는 패턴광을 영사하고, 상기 영상획득부를 통해 획득되는 영상에서 두 개의 기준 마크가 중첩되는 지점을 측정 대상물의 최적 위치로 설정한다.
이때, 상기 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법은, 측정 대상물을 영상획득부의 광축과 동일 선상에 위치시키는 단계(S500)와, 상기 각 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크가 포함된 패턴광을 영사하는 단계(S510)와, 상기 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부를 통해 획득하는 단계(S520)와, 상기 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크가 중첩되었는지 판단하는 단계(S530)와, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩된 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하는 단계(S540)와, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩되지 않았을 경우 측정 대상 물을 전방 또는 후방 중 선택된 제 1 방향으로 이동시키는 단계(S550)와, 상기 측정 대상물 표면 영상을 획득하는 단계(S560)와, 상기 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크가 중첩되었는지 판단하는 단계(S570)와, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩된 경우 해당 지점을 해당 지점을 최적 위치로 설정하고, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩되지 않은 경우 두 개의 기준 마크 사이가 가까워졌는지 판단하는 단계(S580)와, 상기 두 개의 기준 마크가 서로 가까워 진 경우 중첩 될 때까지 S550 단계에서 S580 단계를 반복하고, 두 개의 기준 마크가 서로 멀어진 경우 측정 대상물을 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시키는 단계(S590)와, 상기 측정 대상물 표면 영상을 획득하는 단계(S600)와, 상기 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크가 중첩되었는지 판단하는 단계(S610)와, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩된 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하고, 상기 두 개의 기준 마크가 중첩되지 않은 경우 기준 마크가 중첩 될 때까지 S590 단계에서 S620 단계를 반복하는 과정을 포함한다.
본 발명에서는, 별도의 점광원 추가 없이 3차원 스캐너의 필수 구성요소인 영상획득부와 패턴광영사부 만으로 측정 대상물이 위치해야할 최적의 위치를 편리하게 찾을 수 있는 방법을 제공하고 있어서, 기존 기술에서와 같은 초점광원 등의 추가적인 비용의 지출이 없는 이점이 있다.
또한, 기준마크 또는 패턴광의 암영만으로 측정 대상물이 위치해야할 최적의 위치를 손쉽게 찾을 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 설명하기 위한 순차 흐름도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 우선 영상획득부(10)를 통해 측정 대상물(P)의 영상을 획득할 수 있도록, 측정 대상물(P)을 영상획득부(10)의 광축과 동일선 상에 위치시킨다.(S100)
이때, 패턴광 영사부(20)는 패턴의 중심 수직선(S1)을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 패턴광 영사부(20)를 이용하여 영사한다(S110).
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 패턴의 영사되는 패턴의 중심 수직선(S1)을 기준으로 좌측은 오프시키고, 우측은 온 시켜 패턴광을 영사한다.
이어서, 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부(10)를 통해 획득한다(S120).
그러면, 영상획득부(10)에서는 어두운 부분과 밝은 부분이 함께 나타나는 단일 영상을 얻을 수 있는데, 이 밝기 차이를 가지는 두 영역을 각각 제 1 영역과 제 2 영역으로 구분한다.
여기서는 제 1 영역이 좌측의 어두운 부분을 나타내고, 제 2 영역이 우측의 밝은 부분을 나타낸다.
그리고, 밝기에 따라 나뉘는 제 1 영역과 제 2 영역의 면적을 산출하고, 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일한지를 판단한다(S130).
즉, 측정 대상물이 최적 위치에 있을 경우 도 4 및 도 5 각각의 (b)와 같이 획득된 영상의 중심 수직선(S)을 기준으로 어두운 부분인 제 1 영역과 밝은 부분인 제 2 영역의 면적이 동일하게 나타난다.
반면에, 도 4 및 도 5 각각의 (a)와 같이 측정 대상물이 최적 위치 보다 후방에 있는 경우와, (c)와 같이 측정 대상물이 최적 위치보다 전방에 있는 경우, 획득된 영상의 어두운 부분의 면적과 밝은 부분의 면적 차이가 발생한다.
따라서, 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하고(S140), 동일하지 않을 경우 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 큰지 비교한다.(S150)
이어서, 제 1 영역의 면적이 큰 경우 측정 대상물이 최적 위치보다 전방에 위치하는 것을 의미하므로, 이 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시키고(S160), S120 단계에서 S130 단계를 반복하여 최적 위치를 찾는다.
그리고, 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 크지 않을 경우 측정 대상물이 최적 위치보다 후방에 위치하는 것을 의미하므로, 이 경우 측정 대상물을 전방으로 이동시키고 (S170), S120 단계에서 S130 단계를 반복하여 최적 위치를 찾는다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 영사되는 패턴의 중심수직선(S1)을 기준으로 좌측을 오프시키고, 우측을 온 시켰으나 다른 변형된 실시예를 통해 패턴광 온/ 오프 영역을 변경하여 좌측을 온시키고 우측을 오프시켜 실시할 수 있다.
이때, 이 밝기 차이를 가지는 두 영역을 각각 제 1 영역(밝은 부분)과 제 2 영역(어두운 부분)으로 구분하면, 측정 대상물이 최적 위치의 전방에 있을 경우, 밝은 부분인 제 1 영역의 면적이 더 크게 나타나고, 측정 대상물이 최적 위치의 후방에 있을 경우, 밝은 부분인 제 1 영역의 면적이 더 작게 나타나게 되므로 이를 고려하여 최적 위치를 찾는다.
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예는 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선(S1)을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하고, 영상획득부를 통해 획득되는 영상의 어두운 영역의 면적과 밝은 영역의 면적이 동일해질 때까지 측정 대상물을 전방 혹은 후방으로 이동시켜 최적 위치 찾음으로써, 별도의 추가적인 점광원 없이 패턴영사부와 영상획득부로 구성되는 기본 3D 스캐너를 이용하여 간단한 방법으로 최적 위치를 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 설명하기 위한 순차 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 우선 먼저 측정 대상물을 영상획득부(10)의 광축과 동일선 상에 위치시킨다(S300).
그리고, 패턴광 영사부(30)를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선(S1)에 기준 마크(M)가 포함된 패턴광을 영사한다(S310).
이때, 패턴광 영사부(30)는 일정 간격의 줄무늬뿐만 아니라 특정 마크를 형 성할 수 있도록 LCD 프로젝터 등이 이용된다.
그런 다음, 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부(10)를 통해 획득한다(S320).
이어서, 획득된 영상의 중심 수직선(S)에 기준 마크(M)가 위치하는지를 판단한다(S330).
이때, 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)에 위치할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하고(S340), 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)에 위치하지 않을 경우 기준 마크가 중심선의 좌측에 위치하는지를 판단한다(S350).
기준 마크(M)가 좌측에 위치할 경우 측정 대상물(P)을 전방으로 이동시키고(S360), 기준 마크(M)가 좌측에 위치하지 않을 경우 측정 대상물(P)을 후방으로 이동시킨다(S370).
즉, 도 7의 (b)와 같이 측정 대상물이 최적 위치에 있을 경우 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)에 위치하지만, 도 7의 (a)와 같이 측정 대상물이 최적 위치의 후방에 있을 경우 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)의 좌측에 위치하고, (c)와 같이 측정 대상물이 최적 위치의 전방에 있을 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)의 우측에 위치한다.
이에, 본 발명의 제 2 실시예는 도 7의 (a)와 좌측에 위치할 경우 측정 대상물(P)을 전방으로 이동시키고, (c)와 같이 우측에 위치할 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시켜 기준점이 중심점에 위치하는 최적의 위치를 찾는 것이다.
이후, 기준 마크(M)가 획득된 영상의 중심 수직선(S)에 위치할 때까지 측정 대상물(P) 이동 및 표면 영상 획득 과정을 반복한다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예는 별도의 점광원 추가 없이 3차원 스캐너의 필수 구성요소인 영상획득부와 패턴광영사부 만으로 패턴광에 기준 마크를 추가하여, 기준 마크의 위치를 통해 측정 대상물이 위치해야할 최적의 위치를 편리하게 찾을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법 방법을 순차로 나타낸 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 우선 패턴광 영사부(30)를 영상획득부(10)의 양측에 배치하고, 영상획득부(10)의 광축과 동일 선상에 측정 대상물(P)을 위치시킨다(S500).
그리고, 각 패턴광 영사부(30)를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선(S1)에 기준 마크(M)가 포함된 패턴광을 영사한다(S510).
이어서, 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부(10)를 통해 획득한다(S520).
그리고, 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되었는지 판단한다(S530).
여기서, 두 개의 기준 마크(M)가 중첩된 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하고(S540), 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되지 않았을 경우 측정 대상물을 전방 또 는 후방 중 선택된 제 1 방향으로 이동시킨다(S550).
즉, 측정 대상물이 최적 위치에 있을 경우는 도 9의 (b)와 같이 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되어 하나로 나타난다.
반면에, 도 9의 (a)와 같이 측정 대상물이 최적 위치 보다 후방에 있는 경우와, (c)와 같이 측정 대상물이 최적 위치보다 전방에 있는 경우, 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되지 않고 획득된 영상의 중심 수직선(S)을 기준으로 서로 떨어진 것을 알 수 있다.
따라서, 기준 마크(M)가 중첩되지 않을 경우 측정 대상물(P)의 최적 위치를 찾기 위해 이동시키는 것이다.
한편, 측정 대상물(P)을 이동시킨 후 측정 대상물 표면 영상을 다시 획득한다(S560).
그리고, 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되었는지 판단하여(S570), 중첩된 경우 해당 지점을 해당 지점을 최적 위치로 설정한다.
반면에, 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되지 않은 경우 두 개의 기준 마크(M) 사이가 가까워졌는지 판단하여(S580), 두 개의 기준 마크가 서로 가까워 진 경우 중첩 될 때까지 S550 에서 S580 단계를 반복한다.
그리고, 두 개의 기준 마크(M)가 서로 멀어진 경우 측정 대상물을 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시킨다(S590).
이와 같이 기준 마크(M)를 제 2 방향으로 이동시킨 후 측정 대상물 표면 영상을 다시 획득하여(S600), 획득된 영상에서 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되었는지 판단한다(S610).
이후, 두 개의 기준 마크(M)가 중첩된 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하고, 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되지 않은 경우 두 개의 기준 마크(M) 사이가 가까워졌는지 판단한다(S620).
그리고, 기준마크(M)가 가까워졌을 경우에는 기준 마크(M)가 중첩 될 때까지 S590 단계에서 S610 단계를 반복한다.
반면에, 기준마크(M)가 가까워지지 않았을 경우에는 기준 마크(M)가 중첩 될 때까지 S550 단계에서 S580 단계를 반복한다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예는 별도의 점광원 추가 없이 3차원 스캐너의 필수 구성요소인 영상획득부와 패턴광영사부 만으로 패턴광에 두 개의 기준 마크를 추가하여, 두 개의 기준 마크가 중첩되는 지점을 측정 대상물의 최적 위치로 설정함으로써, 최적의 위치를 편리하게 찾을 수 있다.
아울러, 본 발명의 두 개의 기준 마크(M)가 중첩되는 지점을 최적 위치로 설정함에 있어서, 본 발명의 실시예에서는 동일 색상의 원형 기준 마크를 이용하였으나, 두 기준 마크의 색상을 서로 달리하여 중첩됨에 따라 색이 혼합되는 원리를 이용할 수 있고, 기준 마크를 다양한 형상으로 변형하여 이용할 수 있다.
도 1은 종래의 3D 스캐너를 이용한 측정 시스템의 초점 위치 설정 방식의 일 실시예를 나타낸 개념도.
도 2는 종래의 3D 스캐너를 이용한 측정 시스템의 초점 위치 설정 방식의 다른 실시예를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 설명하기 위한 순차 흐름도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법을 설명하기 위한 순차 흐름도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개념도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법 방법을 순차로 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개념도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 영상획득부
11 : 렌즈
12 : 카메라
20, 30 : 패턴광 영사부
A : 최적 위치
P : 측정 대상물
M : 기준 마크
S : 획득된 영상의 중심 수직선
S1 : 영사되는 패턴의 중심 수직선

Claims (6)

  1. 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서,
    측정 대상물을 영상획득부의 광축과 동일 선상에 위치시키는 단계(S100)와,
    상기 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선을 기준으로 온/오프 영역이 구획된 패턴광을 영사하는 단계(S110)와,
    상기 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부를 통해 획득하는 단계(S120)와,
    상기 획득된 영상을 밝기에 따라 제 1 영역과 제 2 영역으로 구분하고 제 1 영역과 제 2 영역의 면적을 산출하여 동일한지 판단하는 단계(S130)와,
    상기 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하는 단계(S140)와,
    상기 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일하지 않을 경우 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 큰지를 비교하는 단계(S150)와,
    상기 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 큰 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시키고(S160) 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일해질 때까지 상기 S120 단계와 S130 단계를 반복하고,
    상기 제 1 영역의 면적이 제 2 영역의 면적보다 작을 경우 측정 대상물을 전방으로 이동시키고(S170) 제 1 영역과 제 2 영역의 면적이 동일해질 때까지 상기 S120 단계와 S130 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법.
  2. 삭제
  3. 패턴광 영사부의 광축과 영상획득부의 광축이 카메라의 초점위치에서 교차하도록 제작된 3D 스캐너를 이용한 측정 대상물의 최적 위치 설정 방법에 있어서,
    측정 대상물을 영상획득부의 광축과 동일 선상에 위치시키는 단계(S300)와,
    상기 패턴광 영사부를 통해 영사되는 패턴의 중심 수직선에 기준 마크가 포함된 패턴광을 영사하는 단계(S310)와,
    상기 패턴광이 영사된 측정 대상물 표면 영상을 영상획득부를 통해 획득하는 단계(S320)와,
    상기 획득된 영상의 중심 수직선에 기준 마크가 위치하는지를 판단하는 단계(S330)와,
    상기 기준 마크가 획득된 영상의 중심 수직선에 위치할 경우 해당 지점을 최적 위치로 설정하는 단계(S340)와,
    상기 기준 마크가 획득된 영상의 중심 수직선에 위치하지 않을 경우 기준 마크가 좌측에 위치하는지 판단하는 단계(S350)와,
    상기 기준 마크가 좌측에 위치하는지 판단 결과 좌측에 위치할 경우 측정 대상물을 전방으로 이동시키는 단계(S360)와,
    상기 기준 마크가 우측에 위치할 경우 측정 대상물을 후방으로 이동시키는 단계(S370)를 포함하고,
    상기 기준마크가 중심 수직선의 중심에 위치 할 때까지 S320단계에서 S370 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용한 측정 시스템의 측정 대상물 최적위치 설정 방법.
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