KR101019189B1 - 위치 계측 방법 및 위치 계측 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 방법은 베이스 좌표계에 대하여, 하나 이상의 센서 위치를 검출하고, 검출된 센서 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택하고, 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출하고, 베이스 좌표계에 대한 센서 위치 및 관계 정보에 기초하여, 계측 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 위치 계측 장치에 구비된 센서의 기하학적인 위치에 의존하지 않고도 정확한 위치 계측이 가능한 효과가 있다.
위치 계측, 위치 정보, 회전 정보, 다각형, 센서의 위치

Description

위치 계측 방법 및 위치 계측 장치{Position measuring method and position measuring apparatus}
본 발명은 복수의 센서가 검출된 위치에 기초하여 소정의 위치를 계측하는 위치 계측 방법에 관한 것으로, 상세하게는 기하학적으로 정밀하게 계산된 위치에 센서들을 구비하지 않고도 소정의 위치를 계측하는 위치 계측 방법에 관한 것이다.
근래에 실내의 특정 장비(이동 단말, 이동 로봇 등)의 위치를 계측하는 것이 매우 중요한 기술로 대두되고 있다.
종전에는 위치 인식 기술은 대부분 위성 위치 확인 시스템(global positioning system; GPS)을 이용하는 기술이 대부분이었다. 그러나 근거리 무선 통신 기술의 발달 및 유비쿼터스 환경에 대한 관심의 증가로 인하여 실내에서의 위치 인식의 필요성이 증가되었다.
특히, 산업 현장에서 로봇의 조작의 경우, 작업의 정밀함을 요하는 경우가 많다. 산업용 로봇의 경우, 로봇의 작업 위치, 즉 로봇의 끝축의 좌표나 TCP(Tool Center Point)를 계측하는 것은 로봇의 제어에 있어서 매우 중요하다.
예를 들어, 로봇 프로그램을 동작시킬 때는 로봇의 끝축이나 TCP를 정확히 알고 있어야만 정확한 동작 제어가 가능하게 된다.
그러나 TCP나 로봇의 끝축의 위치를 알아내는 방법은 대단히 번거로운 작업으로서 이는 공구나 센서의 위치와 자세를 알아내기 위하여 여러 번 까다로운 교시(Teach)를 하여야 하며 순전히 작업자의 눈에 의존한 교시가 되기 때문에 그 정확성도 뒤떨어지는 실정이다.
종래에서는 상술한 바와 같이, 사람의 눈으로 확인하여 조작기를 움직여서 동작하였으나, 이 경우 정확도에 한계가 있을 수밖에 없었다. 또한, 일정한 로봇 제어 프로그램을 이용하여 원격, 자동으로 로봇을 제어하는 경우에는 수동적인 조작기의 사용이 로봇의 제어를 제한하는 요소로 작용할 수밖에 없었다.
한편, 최근에는 공장 자동화를 통하여 생산 라인에서 사람이 직접 교시하지 않고, 미리 시뮬레이션을 수행한 결과를 토대로 로봇의 동작을 설정한 프로그램을 통하여 로봇을 제어하는 경우가 늘어나고 있다. 이 경우, 시뮬레이션의 오류가 있거나 실시간으로 현장의 환경 변화 등에 의하여 발생하는 오차를 보정하기 위해서는 실시간으로 위치를 계측하는 것이 더욱 중요해지고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수 의 센서가 검출된 위치에 기초하여 소정의 위치를 계측하는 위치 계측 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 센서의 구비 위치를 기하학적으로 정밀하게 설계 및 제조하지 않고도 소정의 위치를 정확하게 계측할 수 있는 위치 계측 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 위치 계측 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 방법은 (a) 베이스 좌표계에 대하여, 하나 이상의 센서 위치를 검출하는 단계; (b) 상기 검출된 센서 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택하는 단계; (c) 상기 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 베이스 좌표계에 대한 센서 위치 및 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 계측 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 (d) 단계는, 상기 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 상기 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 더 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치 계측 방법은 상기 (a) 단계 이전에, (a-1) 상기 위치 계측 장치에 포함된 복수의 센서들 중, 3개 이상의 센서를 선택하여 선택된 센서들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하는 단계; (a-2) 상기 설정된 다각형에 상응하는 요 소 좌표계를 설정하는 단계; 및 (a-3) 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출하여 상기 선택된 센서들의 식별 번호와 대응하여 저장하는 단계를 더 포함 할 수 있다.
상기 (a-2) 단계는, 상기 설정된 다각형의 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 제1 단위 벡터, 상기 다각형의 평면 상에 존재하며 상기 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 제2 단위 벡터 및 상기 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적(Cross Product) 연산을 통하여 산출되는 제3 단위 벡터를 이용하여 상기 요소 좌표계를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 관계 정보는, 상기 요소 좌표계의 원점과 상기 계측 좌표계의 원점 사이의 좌표 관계 정보 및 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 서로 다른 복수의 다각형이 선택되고, 상기 위치 계측 방법은 상기 (d) 단계 이후에, (e) 상기 각 다각형에 대하여 산출된 위치 정보 및 회전 정보들의 평균 위치 정보 및 평균 회전 정보를 산출하는 단계를 더 포함 할 수 있다.
상기 (e) 단계는, 상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 위치 정보 및 회전 정보는 제외하고 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (e) 단계는, 상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 위치 계측 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 장치는 베이스 좌표계에 대하여, 하나 이상의 센서 위치를 검출하는 검출부; 상기 검출된 센서 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택하는 선택부; 상기 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출하는 추출부; 및 상기 베이스 좌표계에 대한 센서 위치 및 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 계측 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 산출부를 포함한다.
상기 산출부는, 상기 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 상기 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 더 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치 계측 장치에 포함된 복수의 센서들 중, 3개 이상의 센서를 선택하여 선택된 센서들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하고, 상기 설정된 다각형에 상응하는 요소 좌표계를 설정하고, 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출하는 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 설정부는, 상기 설정된 다각형의 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 제1 단위 벡터, 상기 다각형의 평면 상에 존재하며 상기 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 제2 단위 벡터 및 상기 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적(Cross Product) 연산을 통하여 산출되는 제3 단위 벡터를 이용하여 상기 요소 좌표계를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 관계 정보는, 상기 요소 좌표계의 원점과 상기 계측 좌표계의 원점 사이의 좌표 관계 정보 및 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 선택부는, 서로 다른 복수의 다각형이 선택되고, 상기 산출부는, 상기 각 다각형에 대하여 산출된 위치 정보 및 회전 정보들의 평균 위치 정보 및 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산출부는, 상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 위치 정보 및 회전 정보는 제외하고 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산출부는, 상기 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 복수의 센서가 검출된 위치에 기초하여 소정의 위치를 계측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센서의 구비 위치를 기하학적으로 정밀하게 설계 및 제조하지 않고도 소정의 위치를 정확하게 계측할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 하나 이상의 센서를 통하여 검출된 베이스 좌표계에 대한 위치를 이용하여, 소정의 위치(즉, 계측하고자 하는 위치)을 산출하는 것이다.
상세하게는, 본 발명은 하나 이상의 센서의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하고, 설정된 다각형의 요소 좌표계와 계측 좌표계에 대한 관계 정보를 미리 산출하여 저장한다. 그리고 본 발명의 위치 계측 장치는 검출된 센서의 위치에 대응하는 다각형을 선택하고, 선택된 다각형에 대응하는 관계 정보 및 센서의 위치에 따라 베이스 좌표계에 대한 위치 정보(혹은 회전 정보)를 산출한다.
여기서, 베이스 좌표계는 로봇 제어를 위하여 로봇 제어기가 위치를 인식하는 좌표계로서, 로봇의 작업 공간에서 위치 인식의 기초가 되는 좌표계를 의미한다. 본 발명의 베이스 좌표계는 사용자에 의하여 미리 다양한 형태로 설정될 수 있다.
계측 좌표계는 위치 계측 장치의 센서의 위치를 인식하기 위한 기준으로 이용되는 좌표계를 의미한다. 예를 들어, 계측 좌표계는 계측 위치에 접촉시키는 접점을 원점으로 하고, 베이스 좌표계와 대응되는 축의 회전각이 0도(혹은 90도)인 좌표계일 수 있다.
위치 계측 장치는 위치 계측을 위하여 로봇에 탑재되거나, 작업자가 계측 위치에 수동(혹은 자동)으로 위치시키기 전에, 미리 계측 좌표계를 설정한다. 그리고 위치 계측 장치는 설정된 계측 좌표계와 베이스 좌표계의 기본 관계를 설정한다. 여기서, 기본 관계는 위치 계측 장치가 위치 계측에 이용되기 이전에 관계, 즉 시 작 위치에서의 관계를 의미한다. 물론, 위치 계측을 위해 위치 계측 장치가 이동(혹은 회전)하는 경우, 베이스 좌표계와 계측 좌표계의 관계는 변화되고, 이를 위치 계측 장치는 계측한다.
요소 좌표계는 복수의 센서를 꼭지점으로 하는 각 다각형에 대응하는 3차원 좌표계이다. 요소 좌표계는 각 다각형의 일 꼭지점(즉, 어느 하나의 센서의 위치)를 원점으로 미리 설정된 규칙에 따라 생성한 3개의 단위 벡터를 이용하여 규정된다.
본 명세서는 우선, 도 1을 참조하여 본 발명이 이용하는 위치 계측 장치에 대하여 설명하고, 도 2를 통하여 본 발명의 일 실시예인 위치 계측 시스템을 설명한다. 그리고 본 명세서는 도 3 및 도 4를 통하여 위치 계측 과정에 대하여 설명하도록 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명이 이용하는 위치 계측 장치의 구현예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명이 이용하는 위치 계측 장치에 대한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 이용하는 위치 계측 장치는 정삼각형의 각 꼭지점에 위치하는 3개의 센서(Detector, 110), 조작부(Hand Grip, 120), 소정의 계측 위치를 지시하는 볼 프로브 팁(Ball Probe Tip, 130)을 포함한다.
작업자는 조작부(120)를 이용하여, 볼 프로브 팁(130)이 계측을 원하는 계측 위치에 고정되도록 한다.
한편, 3개의 센서(110)는 정확하게 정삼각형의 꼭지점의 위치에 위치한다. 그리고 볼 프로브 팁(130)은 해당 정삼각형의 외심의 위치에 위치하도록 설계된다.
따라서 위치 계측 장치는 센서(110)를 통하여, 센서(110)의 위치를 검출하고, 검출된 위치를 꼭지점으로 하는 정삼각형의 외심을 산출한다.
산출된 외심의 위치가 계측을 원하는 위치(즉, 계측 위치)의 위치 정보이다.
이러한 종래의 위치 계측 장치는 3개의 센서(110)만을 이용해야 하므로, 센서(110)의 개별 검출 정밀도가 계측의 큰 영향을 미치는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 위치 계측 장치는 기하학적으로 정확하게 설정된 형상(즉, 정삼각형)에 기초하여 위치 및 회전량을 산출하므로, 정밀한 제조 및 조립이 필요하였다.
본 발명은 상술한 종래의 위치 계측 장치의 센서의 구현 위치가 굳이 정삼각형일 필요가 없는, 즉 기하학적인 정밀 제조 및 조립이 불필요한 위치 계측 장치를 제안한다. 이하, 이러한 문제점을 해결하기 위한 위치 계측 시스템을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 시스템에 대한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 위치 계측 시스템은 로봇 제어기(210), 네트워크(220), 송신기(230), 위치 계측 장치(240)를 포함할 수 있다.
로봇 제어기(210)는 네트워크(220)를 통하여 원격으로 로봇의 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 로봇 제어기(210)는 로봇에 탑재된 위치 계측 장치(240)로부터 계측된 위치(또는 회전 정보)를 전달받아, 전달된 위치(또는 회전 정보)에 기초 하여 로봇의 동작을 제어한다.
또한, 로봇 제어기(210)는 송신기(230)로 제어 신호를 전달하여, 송신기(230)가 소정의 신호(레이저 신호 등)를 방출하도록 한다. 본 발명의 위치 계측 장치(240)는 송신기(230)가 방출한 신호를 센서(241) 통하여 검출하여, 센서(241)의 위치(혹은 위치 계측 장치(240)의 위치)를 검출하고, 검출된 센서(241) 위치를 이용하여 소정의 계측 위치를 계측한다. 이로써, 로봇 제어기(210)는 계측된 위치(또는 회전 정보)를 전달받아 보다 정밀하게 로봇을 제어할 수 있다.
네트워크(220)는 로봇 제어기(210)와 위치 계측 장치(240)(혹은 송신기(230)) 사이의 데이터 통신이 가능한 모든 통신망을 포함한다. 예를 들어, 네트워크(220)는 TCP/IP에 따른 유선 인터넷망, 이더넷망뿐만 아니라, 데이터 통신이 가능한 Wibro, WCDMA, 근거리 무선망(예를 들어, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth)) 등의 무선 통신망을 포함한다.
본 발명은 네트워크(220)를 통하여, 위치 계측 장치(240)의 위치 및 회전 정보, 위치 계측 장치(240)가 탑재된 로봇으로의 제어 명령 등의 모든 명령이나 데이터가 송수신된다.
송신기(230)는 소정의 신호를 방출한다. 예를 들어, 송신기(230)는 레이저를 렌즈를 통하여 산란시켜 평면 형태로 방출하는 레이저 평면 신호와 모든 위치의 센서(241)에 검출되도록, 즉 전방위로 방출하는 신호(이하, 전방위 신호라 칭함)를 방출할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 계측 장치(240)는 센서(241)에서 검출되는 시간차, 즉 상술한 송신기(230)가 방출하는 복수의 레이저 평면 신호의 검출 시간 차이, 전방위 신호의 검출 시간과 레이저 평면 신호의 검출 시간의 차이를 이용하여 베이스 좌표계에 대한 센서(241)의 위치를 검출할 수 있다. 한편, 송신기(230)는 복수 개(제1 송신기(231) 및 제2 송신기(233) 등)로 여러 위치에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 따르면, 위치 계측 장치(240)는 송신기(230)가 방출하는 신호를 검출하여, 3개의 송신기(230)의 거리를 산출하고, 삼각 측량법에 의하여 센서(241)의 위치를 검출할 수 있다. 여기서, 위치 계측 장치(240)는 각 송신기(230)와의 거리를 전파 지연 시간(즉, 송수신 시간의 차이), 전파 감쇄도(거리에 따른 전파 파워의 감쇄 정도를 이용) 등을 이용할 수 있다.
위치 계측 장치(240)는 송신기(230)가 방출한 신호를 검출하여, 센서(241)의 위치를 검출하여 계측 위치를 계측한다. 그리고 위치 계측 장치(240)는 계측된 위치에 대한 정보(위치 정보 및/또는 회전 정보)를 로봇 제어기(210)로 전달한다.
이하, 이러한 위치 계측 장치(240)의 동작을 기능별로 구분하여 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서는 발명의 이해와 설명의 편의를 위하여 기능별로 구분하여 설명하나, 위치 계측 장치(240)의 실제 구현은 센서(241)와 프로세서로 구현되는 등 이하에서 설명하는 구분에 구애 받지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.
위치 계측 장치(240)는 센서(241), 설정부(242), 검출부(243), 선택부(244), 추출부(245), 산출부(246) 및 저장부(247)를 포함할 수 있다.
센서(241)는 송신기(230)로부터의 신호를 검출한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서(241)는 레이저 신호를 검출하여, 전기적 신호로 변환하는 포토 검출 센서(241)(Photo Detection Sensor)로 구현될 수 있다.
본 발명의 위치 계측 장치(240)는 하나 이상의 센서(241)를 포함할 수 있으며, 그 구현 위치에 구애 받지 않는다. 즉, 위치 계측 장치(240)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 정삼각형의 꼭지점에 센서(241)를 위치시킬 필요가 없다. 이로써, 위치 계측 장치(240)의 설계, 제조, 조립에서의 정밀도에 영향 받지 않고, 정밀한 위치 계측이 가능하다.
예를 들어, 다수의 센서(241)는 다각 기둥의 옆면(바람직하게는 중심 위치)에 설치하는 것이 가능하다. 또 다른 예를 들면, 센서(241)는 다각 기능의 옆면(바람직하게는 중심 위치)과 함께, 반구에 근사한 입체의 각 면(바람직하게는 중심 위치)에 설치하는 것도 가능하다.
이렇듯, 본 발명에 따르면, 위치 계측 장치(240)는 센서(241) 위치가 미리 계산된 기하학적인 위치에 정밀하게 설치할 필요가 없으므로, 제조의 정밀함이 다소 부족하더라도 정밀한 위치 계측이 가능한 장점이 있다.
설정부(242)는 위치 계측 장치(240)에 포함된 복수의 센서(241)들 중, 3개 이상의 센서(241)를 선택하고 선택된 센서(241)들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정한다.
본 명세서에서는 3개의 센서(241) 위치를 꼭지점으로 하는 삼각형을 설정하는 것을 대표적인 예로서 설명하기로 하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 사각형, 오각형 등 다양한 다각형을 설정할 수 있음은 자명하다.
또한, 설정부(242)는 설정된 다각형에 대한 요소 좌표계를 설정한다. 요소 좌표계는 다각형의 꼭지점 중 어느 하나를 원점으로 하는 3차원 좌표계이다.
예를 들어, 제1 꼭지점, 제2 꼭지점 및 제3 꼭지점을 갖는 삼각형을 설정한 경우를 가정하자. 설정부(242)는 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 단위 크기의 벡터를 제1 단위 벡터로 설정한다. 그리고 설정부(242)는 설정된 다각형의 평면 상에 존재하며, 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 단위 크기의 벡터(바람직하게는, 제1 꼭지점을 시작점으로 하며, 제3 꼭지점을 끝점으로 하는 벡터와 회전각이 작은 벡터 선택)를 제2 단위 벡터로 설정한다. 그리고 설정부(242)는 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적 연산을 통하여 산출된 벡터를 제3 단위 벡터로 설정한다. 그 후, 설정부(242)는 제1 꼭지점을 원점으로 하여, 제1 단위 벡터 내지 제3 단위 벡터를 이용하여 요소 좌표계를 설정한다.
또한, 설정부(242)는 설정된 다각형의 요소 좌표계와 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출한다. 여기서, 계측 좌표계는 계측하고자 하는 위치(도 1을 참고하면, 볼 프로브 팁의 끝점 위치)를 원점으로 하는 3차원 좌표계이다.
여기서, 관계 정보는 요소 좌표계의 원점과 계측 좌표계의 원점의 좌표 관계 정보 및 요소 좌표계와 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함한다.
검출부(243)는 센서(241)가 검출하는 송신기(230)의 방출 신호를 이용하여 센서(241)의 위치(베이스 좌표계 기준)를 검출한다. 본 명세서에서는 센서(241)와 검출부(243)를 별도의 구성 요소로 설명하나, 이는 설명 및 이해의 편의를 위함이 며 검출부(243)는 센서(241)에 포함되어 하나의 구성 요소로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 정삼각형이 아닌 임의의 위치에 센서(241)가 존재하는 위치 계측 장치(240)가 미리 다각형 및 관계 정보를 설정한 이후에 이동 로봇에 탑재된다. 이동 로봇의 이동에 따라 위치 계측 장치(240)도 이동(및 회전)하게 된다. 이에 따라, 위치 계측 장치(240)가 바람직하게는 실시간으로 위치를 계측하는 경우를 고려하여 본 발명의 위치 계측 장치(240)의 기능적 구성부를 자세히 설명하도록 한다.
검출부(243)는 위치 계측 장치(240)센서(241)의 베이스 좌표계에 대한 위치를 검출한다. 이때, 복수의 센서(241) 중 일부의 센서(241)만 위치가 검출될 수도 있으며, 이에 대해서는 위치 및 회전 정보를 산출하고, 각 위치 및 회전 정보의 평균을 산출하는 과정을 설명하는 도 4를 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
선택부(244)는 검출된 센서(241) 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택한다. 예를 들어, 선택부(244)는 5개 센서(241)의 위치가 검출된 경우, 10개의 삼각형을 선택할 수 있다. 한편, 선택부(244)는 선택한 10개의 삼각형 중 1개나 2개 등과 같이 일부만을 선택할 수도 있다.
선택부(244)가 여러 개의 삼각형을 선택하는 경우, 위치 정보가 좀 더 정밀할 수 있으나, 계산 속도나 느려지는 단점도 있다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 장단점을 고려하여 선택되는 삼각형의 개수를 설정할 수도 있다.
추출부(245)는 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출한다. 여기서, 관계 정보는 원점 간 의 위치 관계 및 대응 축 간의 회전 관계를 포함함은 상술한 바와 같다.
산출부(246)는 베이스 좌표계에 대한 센서(241) 위치 및 상기 관계 정보에 기초하여, 계측 위치에 대한 위치 정보 및/또는 회전 정보를 산출한다.
산출부(246)는 검출부(243)로부터 검출된 베이스 좌표계에 대한 센서(241) 위치를 전달받고, 설정부(242)에 의하여 설정된 관계 정보(센서(241) 위치에 대응하는 다각형의 요소 좌표계와 계측 좌표계의 관계 정보)에 기초하여, 베이스 좌표계에 대한 계측 위치의 위치 정보를 산출하고, 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 산출한다.
산출부(246)는 기하학적으로 베이스 좌표계에 대한 계측 좌표계의 원점의 위치 이동, 대응되는 각 축의 회전각에 관한 정보를 산출한다.
한편, 산출부(246)는 선택부(244)에 의하여 선택된 복수의 다각형에 대하여 위치 정보 및/또는 회전 정보를 산출할 수 있다.
이 경우, 산출부(246)는 더 정확한 계측을 위하여, 산출된 복수의 위치 정보 및/또는 회전 정보의 전부 또는 일부에 대한 평균을 산출(이하, 평균 위치 정보 및/또는 회전 정보라 칭함)한다.
예를 들어, 산출부(246)는 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 위치 정보 및 회전 정보는 제외하고 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 기준 범위는 베이스 좌표계에 대한 좌표값에 대한 범위(예를 들어, x값이 5에서 40)일 수도 있으며, 평균과의 차이값이 기준치 이상일 수 있으며, 최대치와 최소치를 제외할 수 도 있다.
또 다른 예를 들면, 산출부(246)는 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 산출부(246)는 무조건 우선적으로 산출된 3개(개수는 임의로 설정 가능)의 위치 정보 및/또는 회전 정보만으로 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 혹은 산출부(246)는 무작위로 선택된 4개(개수는 임의로 설정 가능)의 위치 정보 및/또는 회전 정보만으로 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다.
저장부(247)는 위치 계측 장치(240)의 전반적인 동작을 제어하는 소정의 프로그램 및 입출력되는 데이터 및 처리되는 각종 데이터를 저장한다. 또한, 저장부(247)는 베이스 좌표계에 대한 정보, 본 명세서에서 적시되는 좌표계들 간의 관계 정보를 저장할 수 있으며, 상술한 선택부(244), 추출부(245), 산출부(246)의 요청에 따라 필요한 정보를 제공한다.
구체적으로, 저장부(247)는 롬(ROM: Read Only Memory), 플래시 메모리(Flash memory), 램(RAM: Random Access Memory)으로 구성될 수 있다. 롬은 산출부(246) 등의 처리 및 제어를 위한 프로그램과 각종 참조 데이터를 저장한다. 그리고 램은 산출부(246) 등의 워킹 메모리(working memory)를 제공하며, 플래시 메모리는 갱신 가능한 각종 보관용 데이터를 저장하기 위한 영역을 제공한다.
본 명세서에서 위치 계측 장치(240)의 설정부(242), 검출부(243), 선택부(244), 추출부(245), 산출부(246) 및 저장부(247)는 기능적으로 표현하였다. 즉, 각각의 기능부는 분리되어 표현되어 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위함이며, 하나의 회로(하나의 논리부로서 마이크로 회로) 내에 구현될 수 있다. 특히, 설정부(242), 선택부(244), 추출부(245), 산출부(246)는 각각 구분되어 구현되는 것을 설명하였으나, 하나의 회로로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 정보 설정 과정에 대한 순서도이다.
본 발명은 센서(241) 위치가 정삼각형일 필요가 없이 임의의 위치에 존재하도록 설계(제조)되는 위치 계측 장치(240)가 소정의 위치를 계측하는 방법에 관한 것이다.
이때, 위치 계측 장치(240)는 미리 센서(241)의 위치와 계측 좌표계의 관계에 대하여 설정할 필요가 있다.
본 발명은 복수의 센서(241) 위치 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하고, 각 다각형의 요소 좌표계와 계측 좌표계의 관계를 설정하여, 미리 저장한다.
이하, 도 3을 참조하여, 4개의 센서(241)를 구현한 위치 계측 장치(240)가 삼각형을 미리 설정하는 실시예를 대표적인 예로서 설명하기로 한다.
단계 S310에서 위치 계측 장치(240)는 4개의 센서(241)들의 위치를 꼭지점으로 하는 4개의 삼각형을 설정한다.
예를 들어, 제1 센서(241) 내지 제4 센서(241)가 구비되는 것으로 제조된 위 치 계측 장치(240)를 가정하자. 위치 계측 장치(240)는 제1 센서(241), 제2 센서(241), 제3 센서(241)의 위치를 꼭지점으로 하는 제1 삼각형, 제1 센서(241), 제2 센서(241), 제4 센서(241)의 위치를 꼭지점으로 하는 제2 삼각형, 제1 센서(241), 제3 센서(241), 제4 센서(241)의 위치를 꼭지점으로 하는 제3 삼각형 및 제2 센서(241), 제3 센서(241), 제4 센서(241)의 위치를 꼭지점으로 하는 제4 삼각형을 설정한다.
이어서, 단계 S320에서 위치 계측 장치(240)는 각 삼각형에 요소 좌표계를 상응하는 설정한다.
요소 좌표계는 각 삼각형의 일 꼭지점을 원점으로 하고, 3차원 좌표계이다. 예를 들어, 제1 삼각형의 요소 좌표계는 제1 꼭지점을 원점으로 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 단위 크기의 벡터를 제1 단위 벡터, 설정된 다각형의 평면 상에 존재하며 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 단위 크기의 제2 단위 벡터(바람직하게는, 제1 꼭지점을 시작점으로 하며, 제3 꼭지점을 끝점으로 하는 벡터와 회전각이 작은 벡터 선택), 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적 연산을 통하여 산출된 제3 단위 벡터를 이용하여 요소 좌표계를 설정한다.
위치 계측 장치(240)는 이러한 요소 좌표계를 각 삼각형마다 설정한다. 이후, 위치 계측 장치(240)는 센서(241)의 위치가 검출되면, 검출된 센서(241)의 위치를 꼭지점으로 하는 삼각형을 선택할 수 있다.
예를 들어, 위치 계측 장치(240)는 위치가 검출된 센서(241)가 제1 센서(241)와 제2 센서(241)인 경우, 제1 삼각형과 제2 삼각형을 선택할 수 있다.
이어서, 단계 S330에서 위치 계측 장치(240)는 설정된 각 요소 좌표계와 계측 좌표계의 관계를 설정한다. 상세하게는, 위치 계측 장치(240)는 베이스 좌표계를 기준으로 하여, 각 요소 좌표계와 계측 좌표계의 원점 간의 위치 관계 및/또는 각 요소 좌표계와 계측 좌표계의 대응되는 축 간의 회전 관계를 설정한다.
이때, 위치 계측 장치(240)는 아직 위치 계측을 위하여 이동 및/또는 회전되기 이전 이므로, 베이스 좌표계와 계측 좌표계 간의 관계를 알고 있다.
따라서 베이스 좌표계를 기준으로 요소 좌표계와 계측 좌표계 사이의 관계를 설정할 수 있다.
이후, 위치 계측 장치(240)는 로봇에 탑재되거나, 계측을 원하는 위치에 볼 프로브 팁을 접촉시켜 위치를 계측한다. 이하, 도 4를 참조하여 위치를 계측하는 과정을 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 과정에 대한 순서도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 대표적인 예로서 설명한 4개의 센서(241)를 구비하는 위치 계측 장치(240)를 이용하여, 로봇에 탑재되어나 특정 계측 위치에 접촉시킨 위치 계측 장치(240)가 위치를 계측하는 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.
단계 S410에서 위치 계측 장치(240)는 하나 이상의 센서(241)의 위치를 검출한다. 구체적으로, 위치 계측 장치(240)는 위치 계측 장치(240)에 포함된 복수의 센서(241)들 중 3개 이상의 센서(241)를 선택하여 선택된 센서(241)들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형(즉 삼각형)을 설정한다. 그리고, 위치 계측 장치(240)는 설 정된 삼각형에 상응하는 요소 좌표계를 설정한다. 위치 계측 장치(240)는 요소 좌표계와 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출하여, 선택된 센서(241)들의 식별 번호와 대응하여 저장한다. 이후, 4개의 센서(241)를 통하여 각 센서(241)의 위치를 베이스 좌표계를 기준으로 검출한다.
이때, 바람직하게는 각 센서(241) 모두의 위치(즉, 4개의 센서(241) 위치)를 검출할 수 있으나, 일부 센서(241)가 환경적 요인이나 내부 문제 등으로 위치가 검출되지 않을 수도 있다. 본 발명의 종래의 위치 계측 장치(정삼각형의 꼭지점 위치에 센서(241)를 설치하여 3개의 센서(241)만 이용)와 달리, 4개 이상의 센서(241)를 이용할 수 있으므로, 일부 센서(241)의 위치가 검출되지 않은 경우에도 본래의 위치 계측(회전량 계측) 목적을 달성할 수 있다.
이어서, 단계 S420에서 위치 계측 장치(240)는 검출된 센서(241) 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 서로 다른 복수의 다각형을 선택한다. 상술한 예를 참조하면, 제1 센서(241), 제2 센서(241) 및 제3 센서(241)의 위치가 검출된 경우, 위치 검출 장치(240)는 제1 삼각형을 선택한다.
위치 계측 장치(240)는 삼각형의 식별번호마다 삼각형의 꼭지점에 위치한 센서(241)의 식별번호들을 매칭시킨 테이블 정보를 저장하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 위치 계측 장치(240)는 미리 테이블 정보를 저장하고, 제1 센서(241), 제2 센서(241), 제3 센서(241)의 위치가 검출되면 제1 삼각형을 선택할 수 있다. 여기서, 테이블 정보는 {제1 삼각형: 제1 센서(241), 제2 센서(241), 제3 센서(241)/ 제2 삼각형: 제1 센서(241), 제2 센서(241), 제4 센서(241) ... }와 같이 삼각형마 다 꼭지점에 위치하는 센서(241)들의 식별 번호를 매칭시킨 정보일 수 있다.
한편, 위치 계측 장치(240)는 삼각형의 식별 번호를 센서(241)의 식별 번호와의 테이블 형태로 저장되지 않고, 소정의 조합 논리(Combination Logic)을 통하여 추출될 수도 있다.
이어서, 단계 S430에서 위치 계측 장치(240)는 각 삼각형에 대한 관계 정보를 추출한다.
위치 계측 장치(240)는 제1 삼각형의 요소 좌표계와 계측 좌표계의 관계 정보를 추출한다. 여기서, 관계 정보는 요소 좌표계의 원점과 계측 좌표계의 원점 사이의 좌표 관계 정보 및 요소 좌표계와 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함한다.
이어서, 단계 S440에서 위치 계측 장치(240)는 복수의 위치 정보 및/또는 회전 정보를 산출한다. 위치 계측 장치(240)는 베이스 좌표계에 대하여 검출된 각 센서(241)의 위치 및 단계 S430에서 추출한 제1 삼각형의 관계 정보(계측 좌표계에 대한 요소 좌표계의 관계 정보)를 기초하여, 계측 좌표계의 베이스 좌표계에 대한 위치 정보를 산출하고, 계측 좌표계의 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 산출한다.
이로써, 위치 계측 장치(240)는 계측을 원하는 위치의 위치 정보 및/또는 회전 정보를 산출할 수 있다.
한편, 위치 계측 장치(240)는 제4 센서(241)의 위치도 검출된 경우, 제2 삼각형도 선택할 수 있다. 이 경우, 위치 계측 장치(240)는 제1 삼각형 및 제2 삼각 형 각각에 대해서 위치 정보 및/또는 회전 정보를 산출할 수 있다.
이때, 위치 계측 장치(240)는 정확한 계측을 위해서, 복수의 위치 정보 및/또는 회전 정보 각각의 평균(이하, 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보라 칭함)을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 계측 장치(240)는 모든 선택 가능한 다각형에 대하여 위치 정보 및/또는 회전 정보의 평균을 산출하여, 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 계측 장치(240)는 일부 선택한 다각형에 대하여 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다.
예를 들면, 위치 계측 장치(240)는 산출된 복수의 위치 정보 및/또는 회전 정보들 중에서 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 다시 말하면, 위치 계측 장치(240)는 무작위로 선정한 소정의 개수의 위치 정보 및/또는 회전 정보만으로 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 즉, 위치 계측 장치(240)는 3개 이상의 삼각형이 선택되는 경우, 위치 계측 장치(240)는 무작위(혹은 미리 설정된 순서)로 2개의 위치 정보 및/또는 회전 정보만으로 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 소정의 기준 범위를 설정하고, 해당 기준 범위에 속하는 위치 정보 및/또는 회전 정보만으로 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보를 산출할 수 있다. 본 예는 이하, 단계를 나누어 자세히 설명하기로 한다.
이어서, 단계 S450에서 위치 계측 장치(240)는 기준 범위에 속하지 않는 위치 정보 및/또는 회전 정보는 제외한다.
여기서, 기준 범위는 실제 좌표값의 범위일 수 있다. 직교 좌표계의 경우, 기준 범위는 x, y, z 각 좌표값 0~50일 수 있다. 혹은 구 좌표계인 경우, 기준 범위는 거리 70이내, 각 회전각 60도 이내일 수 있다.
한편, 기준 범위는 베이스 좌표계의 원점과의 거리가 가장 큰 값과 가장 작은 값을 배제하는 범위일 수도 있다.
이어서, 단계 S460에서 산출된 복수의 위치 정보 및/또는 회전 정보들 중에서 위치 계측 장치(240)는 미리 설정된 기준 범위에 속하지 않는 위치 정보 및/또는 회전 정보를 제외하고 평균 위치 정보 및/또는 평균 회전 정보는 산출한다.
이로써, 위치 계측 장치(240)는 소수의 센서(241)가 위치 검출에 오차가 발생한 경우에도 정확한 위치를 계측할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 위치 계측 장치(240)에 구비된 센서(241)를 설명하기 위한 예시도이다.
종래의 위치 계측 장치는 기하학적으로 센서의 위치에 의존하여, 즉 3개의 센서가 정확하게 정삼각형의 꼭지점의 위치에 존재하여야 한다. 따라서 종래의 위치 계측 장치는 계측 결과가 센서의 위치의 정밀도에 민감하다. 또한, 종래의 위치 계측 장치는 환경적 요인 등에 의하여 일부 센서가 송신기(230)의 방출 신호를 검출하지 못하는 경우, 계측이 불가능한 문제점도 있었다.
그러나 본 발명의 위치 계측 장치(240)는 계측 결과가 설계 및 제조상의 센서(241)의 위치에 크게 좌우되지 않는다. 왜냐하면, 제조된 위치 계측 장치(240)의 센서(241)의 위치에 따라 미리 소프트웨어적으로 설정(다각형 설정, 다각형의 요소 좌표계 설정, 요소 좌표계와 계측 좌표계의 관계 설정)하고, 설정된 정보에 기초하여 위치를 계측하기 때문이다.
또한, 본 발명의 위치 계측 장치(240)는 3개 이상의 센서(241)를 이용하므로, 일부 센서(241)가 송신기(230)로부터의 방출 신호 검출에 실패하더라도, 최소한 계측 위치를 계측하는 것이 가능하다.
도 5를 참조하면, 위치 계측 장치(240)는, 복수의 센서(241)가 기하학적으로 정밀하게, 예를 들어 정삼각형의 꼭지점의 위치에 필히 존재하는 것이 아니라, 소정의 위치에 설치될 수 있다.
본 실시예를 참조하면, 위치 계측 장치(240)는 14개의 센서(241)가 구비될 수 있다. 위치 계측 장치(240)는 옆면에 정사각형의 중심에 9개의 센서(241), 윗면에 1개의 센서(241), 대각면에 4개의 센서(241)가 구비될 수 있다.
본 실시예의 위치 계측 장치(240)는 반구를 근사한 다각체의 일부면에 센서(241)를 위치시킨 것이다. 본 실시예는 반구에 근사한 다각체이므로, 센서(241)가 송신기(230)가 방출하는 신호에 최대한 공평하게 노출될 수 있다.
또한, 본 실시예의 일부 센서(241)들은 계측 좌표계를 구 좌표계로 표현한 경우, Z축과 X축에 대한 동일한 회전각(혹은 균일한 간격의 회전각)을 가지므로, 위치 계측 장치(240)의 연산량을 줄일 수 있는 배치이다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예의 위치 계측 장치(240)는 다각 기둥 형태의 옆면의 중심에 센서(241)가 구비될 수 있다. 본 실사예의 센서(241)들은 계측 좌표계를 구 좌표계로 표현한 경우, Z축에 대하여 동일한 회전각을 가지므로 역시 연산량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상술한 실시예와 같이, 본 발명의 위치 계측 장치(240)는 구비되는 센서(241)가 기하학적으로 정밀하게 설계 및 제조되지 않을 수 있으므로, 위치 계측의 신뢰도 향상과 편의성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 이용하는 위치 계측 장치에 대한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 시스템에 대한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 정보 설정 과정에 대한 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 계측 과정에 대한 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 위치 계측 장치에 구비된 센서를 설명하기 위한 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 3개의 센서 120: 조작부
130: 볼 프로브 팁
210: 로봇 제어기 220: 네트워크
230: 송신기 231, 233: 제1 송신기, 제2 송신기
240: 위치 계측 장치 241: 센서
242: 설정부 243: 검출부
244: 선택부 245: 추출부
246: 산출부 247: 저장부

Claims (16)

  1. 위치 계측 장치가 소정의 위치를 계측하는 방법에 있어서,
    (a) 베이스 좌표계에 대하여, 하나 이상의 센서 위치를 검출하는 단계;
    (b) 상기 검출된 센서 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택하는 단계;
    (c) 상기 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출하는 단계; 및
    (d) 상기 베이스 좌표계에 대한 센서 위치 및 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 계측 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 위치 계측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 상기 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에,
    (a-1) 상기 위치 계측 장치에 포함된 복수의 센서들 중, 3개 이상의 센서를 선택하여 선택된 센서들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하는 단계;
    (a-2) 상기 설정된 다각형에 상응하는 요소 좌표계를 설정하는 단계; 및
    (a-3) 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출하여 상기 선택된 센서들의 식별 번호와 대응하여 저장하는 단계를 더 포함하는 위치 계측 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a-2) 단계는,
    상기 설정된 다각형의 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 제1 단위 벡터, 상기 다각형의 평면 상에 존재하며 상기 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 제2 단위 벡터 및 상기 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적(Cross Product) 연산을 통하여 산출되는 제3 단위 벡터를 이용하여 상기 요소 좌표계를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 관계 정보는,
    상기 요소 좌표계의 원점과 상기 계측 좌표계의 원점 사이의 좌표 관계 정보 및 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    서로 다른 복수의 다각형이 선택되고,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 상기 각 다각형에 대하여 산출된 위치 정보 및 회전 정보들의 평균 위치 정보 및 평균 회전 정보를 산출하는 단계를 더 포함하는 위치 계측 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 미리 설정된 기준 범위에 속하지 않는 위치 정보 및 회전 정보는 제외하고 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 방법.
  9. 소정의 위치를 계측하는 위치 계측 장치에 있어서,
    베이스 좌표계에 대하여, 하나 이상의 센서 위치를 검출하는 검출부;
    상기 검출된 센서 위치의 전부 또는 일부를 꼭지점으로 하는 다각형을 선택하는 선택부;
    상기 선택된 다각형에 상응하는 요소 좌표계와 계측 위치를 기준으로 하는 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 추출하는 추출부; 및
    상기 베이스 좌표계에 대한 센서 위치 및 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 계측 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 산출부를 포함하는 위치 계측 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 베이스 좌표계의 각 축에 대응하는 상기 계측 좌표계의 각 축의 회전 각도를 포함하는 회전 정보를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 위치 계측 장치에 포함된 복수의 센서들 중, 3개 이상의 센서를 선택하여 선택된 센서들의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형을 설정하고,
    상기 설정된 다각형에 상응하는 요소 좌표계를 설정하고,
    상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계 사이의 관계 정보를 산출하는 설정부를 더 포함하는 위치 계측 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 설정된 다각형의 제1 꼭지점에서 제2 꼭지점 방향으로의 제1 단위 벡터, 상기 다각형의 평면 상에 존재하며 상기 제1 단위 벡터와 수직을 이루는 제2 단위 벡터 및 상기 제1 단위 벡터와 제2 단위 벡터의 외적(Cross Product) 연산을 통하여 산출되는 제3 단위 벡터를 이용하여 상기 요소 좌표계를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 관계 정보는,
    상기 요소 좌표계의 원점과 상기 계측 좌표계의 원점 사이의 좌표 관계 정보 및 상기 요소 좌표계와 상기 계측 좌표계의 각 대응하는 축 사이의 회전 관계 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 선택부는,
    서로 다른 복수의 다각형이 선택되고,
    상기 산출부는,
    상기 각 다각형에 대하여 산출된 위치 정보 및 회전 정보들의 평균 위치 정보 및 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 산출된 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 위치 정보 및 회전 정보는 제외하고 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 복수의 위치 정보 및 회전 정보들 중에서, 임의로 미리 설정된 수만 선택하여 상기 평균 위치 정보 및 상기 평균 회전 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 계측 장치.
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