KR101031891B1 - Method and device for compensating error of tire measurement - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and device for compensating tire measurement errors are provided to minimize the deviation between actual shape and measured shape by using a three-dimensional scanner. CONSTITUTION: A method for compensating tire measurement errors is as follows. The vertical projection height (Ac) of a measure point (k0) is obtained by using a virtual laser line which is vertically irradiated from a three-dimensional scanner. The actual projection height of the measure point is obtained by using an angle accomplished by the extended line of actual protruding height, the virtual laser line and the vertical projection height.

Description

타이어 측정 오차의 보상 방법 및 장치{method and device for compensating error of tire measurement}Method and device for compensating error of tire measurement

본 발명의 실시예들은 3차원 스캐너를 이용하는 타이어 형상 측정 시스템이 3차원 스캐너의 제한된 시선각으로 굴곡 형상의 타이어 표면을 측정할 때 발생하는 실제 형상과 측정 형상과의 편차를 보상하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention provide a method for compensating for a deviation between an actual shape and a measured shape that occur when a tire shape measuring system using a 3D scanner measures a curved tire surface at a limited viewing angle of the 3D scanner. Relates to a device.

도 1은 3차원 스캐너를 이용한 타이어 형상 측정 방법을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a tire shape measuring method using a 3D scanner.

도 1에서 보듯, 3차원 스캐너는 피 측정 타이어의 측면 부위 상단에 고정적으로 배치된 상태에서 휠의 회전축을 중심으로 360도 회전하는 타이어에 레이저를 조사하여 타이어의 일측 표면의 형상을 측정한다. As shown in FIG. 1, the three-dimensional scanner measures a shape of one surface of a tire by irradiating a laser to a tire that is rotated 360 degrees about the axis of rotation of the wheel in a state in which the three-dimensional scanner is fixedly placed on the upper side of the tire to be measured.

3차원 스캐너는 고속의 영상 촬영이 가능하므로 회전하는 타이어에 대하여 신속하게 측정할 수 있다는 장점이 있지만, 3차원 스캐너에서 발출되는 레이저 라인의 시선각이 피 측정 표면의 각 부위별로 서로 다르므로 측정 형상과 실제 타이어의 표면 형상 간에 소정의 편차가 발생하는 단점이 있다. 이와 같은 편차는 3차원 스캐너의 레이저 발출구에서 수직에 위치한 부위(수직 부위)에서 최소가 되고, 수직 부위에서 멀어질수록 커지는 특징이 있다. 편차 발생의 문제점을 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.The 3D scanner has the advantage of being able to measure the tires that are rotated quickly because the high-speed imaging is possible, but the viewing angle of the laser line emitted from the 3D scanner is different for each part of the surface to be measured. And a certain deviation occurs between the actual tire surface shape. This deviation is minimal in the vertical position (vertical region) at the laser exit of the three-dimensional scanner, and is characterized by increasing as it moves away from the vertical region. The problem of occurrence of deviation will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 피 측정 타이어의 표면 분포의 예를 그래프로 도시한 것이고, 도 3은 3차원 스캐너를 이용한 타이어 형상 측정 방법의 문제점을 개념적으로 도시한 것이다.2 is a graph showing an example of the surface distribution of a tire to be measured, and FIG. 3 conceptually illustrates a problem of a tire shape measuring method using a three-dimensional scanner.

이상적인 타이어의 측면 형상은 평면(flat)이고 도 2의 그래프에서 수평축에 해당한다고 가정한다. 도 2에서, 제1 구간은 타이어의 측면 중에서 볼록하게 돌출된 부위에 해당하는 영역이고 제2 구간은 오목하게 인입된 부위에 해당하는 영역이다.The side profile of an ideal tire is assumed to be flat and corresponds to the horizontal axis in the graph of FIG. In FIG. 2, the first section is a region corresponding to a convexly protruding portion of the side of the tire and the second section is a region corresponding to a recessed portion.

도 2의 예에서 제1 영역의 k0 지점에 대한 실제 타이어의 돌출궤도와 이상적인 타이어의 정상궤도를 비교한 예가 도 3에 도시되어 있다. 여기서 돌출궤도라 함은 특정 지점(위의 예에서는 k0 지점)의 돌출 높이를 동심원으로 확장한 것을 가리키고, 정상궤도라 함은 돌출 지점이 없다고 가정한 이상적인 타이어의 표면 형상을 가리킨다.In the example of FIG. 2, an example in which the actual trajectory of the tire and the normal trajectory of the ideal tire are compared to the point k0 of the first region is illustrated in FIG. 3. Here, the projecting track refers to the concentric extension of the height of the projecting point at a specific point (k0 in the example above), and the normal track refers to the surface shape of an ideal tire assuming no projecting point.

도 3에서 스캐너의 실제 조사각에 의해 스캔된 측정 지점(k0)의 높이는 Am (m:measurement)이고, 측정 지점(k0)의 실제 높이는 Ar (r:real)로 표시된다. 도 3에서 보듯, 측정 지점(k0)에 조사되는 레이저의 시선각이 수직이 아니므로 측정 지점(k0)의 높이에 1차 왜곡이 발생하고, 설사 레이저의 시선각이 수직이라 하더라도 측정 대상체의 표면이 곡면이기 때문에 측정 지점(k0)의 높이에 1차 왜곡이 발생한다. 구체적인 예로서 도 3에서, 레이저에 의해 측정된 높이(Am)와 실제 높이(측정 지점에서 돌출된 정도, Ar) 사이에는 상당한 오차가 발생함을 알 수 있다.In FIG. 3, the height of the measuring point k0 scanned by the actual irradiation angle of the scanner is Am (m: measurement), and the actual height of the measuring point k0 is represented by Ar (r: real). As shown in FIG. 3, since the viewing angle of the laser irradiated to the measuring point k0 is not vertical, first-order distortion occurs at the height of the measuring point k0, and even if the viewing angle of the laser is vertical, the surface of the measuring object is vertical. Because of this curved surface, first-order distortion occurs at the height of the measurement point k0. As a specific example, in FIG. 3, it can be seen that a significant error occurs between the height Am measured by the laser and the actual height (the degree of protrusion from the measuring point, Ar).

본 발명의 실시예들이 해결하려는 과제는 3차원 스캐너로 타이어 표면을 측정할 때 발생하는 실제 형상과 측정 형상과의 편차를 최소화하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for minimizing a deviation between an actual shape and a measurement shape generated when a tire surface is measured by a three-dimensional scanner.

위의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 3차원 스캐너로 측정된 타이어 형상의 오차 보상 방법에 관한 것으로서, 상기 3차원 스캐너로부터 수직으로 조사된 가상의 레이저 라인을 이용하여 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)를 구하는 단계 및 상기 수직 돌출 높이(Ac)와, 측정 지점(k0)에 조사된 가상의 레이저 라인과 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선이 이루는 각(θ)을 이용하여 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)를 구하는 단계를 포함하여 이루어진다.One embodiment of the present invention for solving the above problems relates to an error compensation method of a tire shape measured by a three-dimensional scanner, the measurement point (using a virtual laser line irradiated vertically from the three-dimensional scanner ( obtaining a vertical protrusion height Ac of k0 and the vertical protrusion height Ac and an extension line of the virtual laser line irradiated to the measuring point k0 and the actual protrusion height Ar of the measuring point k0 And calculating the actual projecting height Ar of the measuring point k0 using the forming angle θ.

위의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는, 고정형 3차원 스캐너와 데이터 통신망을 통해 연결된 타이어 측정 오차의 보상 장치에 관한 것으로서, 상기 3차원 스캐너로부터 수직으로 조사된 가상의 레이저 라인을 이용하여 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)를 구하고, 상기 수직 돌출 높이(Ac)와, 측정 지점(k0)에 조사된 가상의 레이저 라인과 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선이 이루는 각(θ)을 이용하여 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)를 구하는 오차보상모듈을 포함하여 이루어진다.Another embodiment of the present invention for solving the above problems relates to a device for compensating for tire measurement error connected via a fixed three-dimensional scanner and a data communication network, a virtual laser line irradiated vertically from the three-dimensional scanner The vertical protrusion height Ac of the measuring point k0 is obtained, and the vertical protrusion height Ac, the virtual laser line irradiated to the measuring point k0, and the actual protrusion height Ar of the measuring point k0. It comprises an error compensation module for obtaining the actual projecting height (Ar) of the measuring point (k0) by using the angle (θ) formed by the extension line of.

본 발명의 실시예들에 의하면 3차원 스캐너로 타이어 표면을 측정할 때 발생하는 실제 형상과 측정 형상과의 편차를 최소화하여 실물에 근접하는 정확한 타이어 형상을 획득할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to obtain an accurate tire shape close to the real object by minimizing the deviation between the actual shape and the measured shape generated when the tire surface is measured by the 3D scanner.

도 1은 3차원 스캐너를 이용한 타이어 형상 측정 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 타이어의 피 측정 표면의 형상을 도시한 것이고, 도 3은 고정형 스캐너의 측정 방법에 따른 문제점을 도시한 개념도이다.
도 4는 타이어 측정 시스템의 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5는 스캔 서버의 구성을 상세하게 도시한 블록도이다.
도 6 및 도 7은 측정 오차 보상의 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 측정 오차 보상의 다른 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.1 schematically illustrates a tire shape measuring method using a 3D scanner.
FIG. 2 shows the shape of the surface to be measured of a tire, and FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a problem according to a measuring method of a fixed scanner.
4 briefly shows the configuration of the tire measurement system.
5 is a block diagram showing the configuration of a scan server in detail.
6 and 7 are conceptual diagrams for describing an embodiment of measurement error compensation.
8 is a conceptual diagram illustrating another embodiment of measurement error compensation.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하며 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same parts throughout the specification.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the terms “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

타이어 측정 시스템의 구성Configuration of Tire Measuring System

먼저, 본 발명의 타이어 측정 오차 보상 장치를 포함하는 타이어 측정 시스템의 구성을 살펴본다.First, the configuration of a tire measuring system including a tire measuring error compensating apparatus according to the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 실시예들이 적용되는 타이어 측정 시스템의 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 4의 타이어 측정 시스템은 적어도 하나의 3차원 스캐너(100)와 스캔 서버(200)를 포함하며, 3차원 스캐너(100)와 스캔 서버(200)는 소정의 통신망을 통해 연결된다.4 is a view schematically illustrating a configuration of a tire measuring system to which embodiments of the present invention are applied. The tire measuring system of FIG. 4 includes at least one 3D scanner 100 and a scan server 200, and the 3D scanner 100 and the scan server 200 are connected through a predetermined communication network.

3차원 스캐너(100)는 라인 레이저와 디지털 카메라를 포함하는 3차원 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensor, 또는 3차원 고속프로파일 센서)를 이용하여 피 스캔 대상체의 표면 굴곡 형상을 인식하는 장치이다. 3차원 레이저 프로파일 센서는 고속(예를 들어 초당 25 KHz의 속도)으로 피 스캔 대상체의 라인 프로파일 데이터를 획득할 수 있으므로 대상체가 이동중에 있거나 회전중에 있더라도 순간적으로 정확한 스캔이 가능하다.The 3D scanner 100 is a device for recognizing the surface curved shape of the object to be scanned using a 3D laser profile sensor (or 3D high speed profile sensor) including a line laser and a digital camera. The three-dimensional laser profile sensor can acquire line profile data of the scanned object at a high speed (for example, a speed of 25 KHz per second) so that an accurate scan can be instantaneously accurate even when the object is moving or rotating.

다각적인 측면에서 타이어를 측정하기 위해 3차원 스캐너(100)는 복수로 구비될 수 있으며, 각 스캐너(100)는 타이어의 바닥 접지면(트래드 면), 일 측면 및 그 일 측면의 반대 측면 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 도 4는 상기 3가지 면을 모두 측정하기 위한 3차원 스캐너(100)의 배치를 도시하고 있다.The three-dimensional scanner 100 may be provided in plural in order to measure tires in various aspects, and each scanner 100 may include at least one of a bottom ground plane (trad face), one side, and an opposite side of the tire. One can be measured. 4 shows an arrangement of a three-dimensional scanner 100 for measuring all three surfaces.

일 실시예에 의하면, 휠의 중심축을 기준으로 360도로 회전하는 타이어에 대하여 3개의 3차원 스캐너(100)가 각각 3가지 방향(타이어의 제1측면, 제1측면의 반대 측면인 제2측면, 트래드면)으로 스캔하여 타이어의 형상을 측정할 수 있다. According to one embodiment, the three three-dimensional scanner 100 for the tire rotates 360 degrees with respect to the center axis of the wheel, respectively, three directions (the first side of the tire, the second side of the opposite side of the first side, Tread) to measure the shape of the tire.

3차원 스캐너(100)는 스캔을 통해 측정한 데이터(이하 '스캔 데이터'라 함)를 소정의 통신망을 통해 스캔 서버(200)로 전송한다. 이를 위해 3차원 스캐너(100)는 USB, RS-232C 등의 직렬유선통신규약, 블루투스(Bluetooth), 적외선통신(IrDA), 지그비(ZigBee) 등의 근거리 무선통신규약 및 인터넷통신규약(TCP/IP, HTTP, FTP 등) 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈(도면에 미도시)을 포함한다. 일례로, 3차원 스캐너(100)의 통신 모듈이 인터넷통신규약으로 스캔 서버(200)와 통신할 경우, 대용량 스캔 데이터의 원활한 송신을 위해 기가비트 이상의 속도를 지원하는 이더넷 규약을 만족할 수 있다.The 3D scanner 100 transmits the data measured through the scan (hereinafter referred to as 'scan data') to the scan server 200 through a predetermined communication network. To this end, the 3D scanner 100 is a serial wired communication protocol such as USB, RS-232C, near field communication protocol such as Bluetooth, infrared communication (IrDA), ZigBee (ZigBee) and Internet communication protocol (TCP / IP). It includes a communication module (not shown in the figure) that supports at least one of (HTTP, FTP, etc.). For example, when the communication module of the 3D scanner 100 communicates with the scan server 200 through the Internet communication protocol, the Ethernet protocol may support a gigabit or more speed for smooth transmission of a large amount of scan data.

스캔 서버(200)는 3차원 스캐너(100)의 스캔 동작을 원격으로 제어하고, 3차원 스캐너(100)로부터 스캔 데이터를 전송받아 측정 오차를 보상하며, 오차가 보상된 타이어 형상 데이터를 사용자에게 출력한다.The scan server 200 remotely controls the scan operation of the 3D scanner 100, compensates for the measurement error by receiving the scan data from the 3D scanner 100, and outputs the tire shape data with the error compensated to the user. do.

도 5는 스캔 서버(200)의 구성을 상세하게 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating in detail the configuration of the scan server 200.

도 5의 스캔 서버(200)는 동작제어모듈(211) 및 오차보상모듈(212)을 포함하는 스캔 제어부(210)와, 입력부(220), 출력부(230) 및 데이터통신부(240)를 포함하여 이루어진다.The scan server 200 of FIG. 5 includes a scan control unit 210 including an operation control module 211 and an error compensation module 212, an input unit 220, an output unit 230, and a data communication unit 240. It is done by

스캔 제어부(210)는 사용자의 명령 입력에 따라 3차원 스캐너(100)에 스캔 개시 명령(전원의 온/오프 또는 스캔 대기 상태로의 진입을 명령), 스캔 명령(스캔 작업의 수행을 명령), 스캔 중단 명령(스캔 작업의 일시 중단을 명령) 등의 동작제어명령을 송신하는 동작제어모듈(211)과, 3차원 스캐너(100)가 전송해 온 스캔 데이터의 측정 오차를 보상하여 실제 형상에 근접한 타이어 형상 데이터를 생성하는 오차보상모듈(212)을 포함한다. 오차보상모듈(212)의 상세한 동작은 후술하기로 한다.The scan control unit 210 instructs the 3D scanner 100 to start scanning (command power on / off or entering scan standby state), scan command (command to perform a scan operation), according to a user's command input, The operation control module 211 which transmits an operation control command such as a scan stop command (command to suspend a scan job) and the measurement data of the scan data transmitted by the 3D scanner 100 are compensated for, and thus close to the actual shape. And an error compensation module 212 for generating tire shape data. The detailed operation of the error compensation module 212 will be described later.

명세서 전체에서 '타이어 측정 오차 보상 장치'라 함은 오차보상모듈(212)을 포함하는 장치를 총칭하는 것으로서, 오차보상모듈(212)이 소프트웨어로 구현되는 경우 스캔 제어부(210)는 오차보상모듈(212)를 저장하는 메모리(미도시)와 오차보상모듈(212)을 실행하는 중앙제어장치(미도시)를 포함하여 이루어지고, 이 경우 타이어 측정 오차 보상 장치는 이러한 스캔 제어부(210)를 탑재한 스캔 서버(200) 또는 컴퓨터를 지칭할 수 있다.Throughout the specification, the “tire measurement error compensating device” refers to a device including an error compensating module 212. When the error compensating module 212 is implemented in software, the scan controller 210 may include an error compensating module ( And a central controller (not shown) for executing the error compensating module 212. In this case, the tire measurement error compensator includes the scan controller 210. It may refer to a scan server 200 or a computer.

입력부(220)는 3차원 스캐너(100)에 송신할 각종 동작 제어 명령을 입력받기 위한 수단으로서 구체적인 예로 키보드, 터치스크린, 마우스, 음성 인식 등의 입력 수단을 들 수 있다. 출력부(230)는 상기 동작 제어 명령에 따른 실행 결과를 사용자에게 출력하기 위한 수단으로서 구체적인 예로 모니터, 프린터, 스피커 등의 출력 수단을 들 수 있다. 데이터통신부(240)는 3차원 스캐너(100)와 데이터 통신을 수행하기 위한 H/W 수단으로서 3차원 스캐너(100)의 통신 모듈이 지원하는 통신규약을 동일하게 지원한다.The input unit 220 is a means for receiving various operation control commands to be transmitted to the 3D scanner 100, and specific examples thereof may include input means such as a keyboard, a touch screen, a mouse, and voice recognition. The output unit 230 is a means for outputting the execution result according to the operation control command to the user, and specific examples include output means such as a monitor, a printer, a speaker, and the like. The data communication unit 240 equally supports a communication protocol supported by the communication module of the 3D scanner 100 as a H / W means for performing data communication with the 3D scanner 100.

이하에서는 스캔 제어부(210)의 오차보상모듈(212)의 동작을 보상 단계별로 상세히 설명한다. 또한 이하에서 설명하는 오차보상모듈(212)의 동작은 3차원 스캐너(100)가 피 측정 타이어의 일 측면 상단에 위치하여 측정한 스캔 데이터에 대해 수행하는 경우에 관한 것이다. 다만, 이와 같은 실시예에 한정하는 것은 아니며 도 4에 도시된 어떤 위치의 스캐너(100)에 의해 측정된 스캔 데이터에 대하여도 동일한 원리로 동작이 수행될 수 있다.Hereinafter, the operation of the error compensation module 212 of the scan controller 210 will be described in detail for each step of compensation. In addition, the operation of the error compensation module 212 described below relates to a case in which the 3D scanner 100 performs the scan data measured by being positioned on the upper side of one side of the tire to be measured. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the operation may be performed on the same principle with respect to the scan data measured by the scanner 100 at any position shown in FIG. 4.

측정 오차 보상의 1 단계1 step of measurement error compensation

도 6은 측정 오차 보상의 1 단계를 간략하게 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram for briefly describing a step of measuring error compensation.

오차보상모듈(212)은 3차원 스캐너(100)가 타이어의 측정 구간에 대하여 일정 간격으로 스캔 레이저를 수직으로 조사할 것을 가정하여 타이어의 실제 측정 형상을 1차적으로 보상한다.The error compensation module 212 primarily compensates the actual measurement shape of the tire by assuming that the 3D scanner 100 irradiates the scan laser vertically at regular intervals with respect to the measurement section of the tire.

구체적으로, 도 6에서, 점선의 원형궤도는 타이어의 출고 스펙(spec.)에 따른 정상 타이어의 형상으로서 돌출 지점이 존재하지 않는 이상적인 타이어의 표면 형상을 표현한 것이다. 이하 점선의 원형궤도를 정상궤도라 부르기로 한다. 또한 도 6에서, 실선의 원형궤도는 특정 측정 지점(일례로 도 2의 그래프에서 k0 지점)의 돌출 높이를 동심원으로 확장한 것으로서 이하에서는 돌출궤도라 부르기로 한다.Specifically, in Fig. 6, the circular orbit of the dotted line represents the surface shape of an ideal tire in which the protruding point does not exist as the shape of the normal tire according to the delivery specification of the tire. Hereinafter, the circular orbit of a dotted line will be called a normal orbit. In addition, in FIG. 6, the circular orbit of the solid line extends the protruding height of a specific measurement point (for example, the k0 point in the graph of FIG. 2) into a concentric circle, hereinafter, referred to as a protrusion orbit.

명세서 전체에서 3차원 스캐너(100)의 실제 조사각에 의해 스캔된 측정 지점(k0)의 높이는 Am (m:measurement)이고, 레이저의 수직 조사를 가정한 측정 지점(k0)의 높이는 Ac (c:compensate)로 표시된다. 그리고 측정 지점(k0)의 실제 높이는 Ar (r:real)로 표시된다. 도 6에서 보듯, 수직 조사 높이 Ac는 실제 높이인 Ar 과 다소간의 편차가 있긴 하지만 Am에 비하면 상당한 수준으로 Ar 에 가깝게 보상된 것을 확인할 수 있다.Throughout the specification, the height of the measuring point k0 scanned by the actual irradiation angle of the 3D scanner 100 is Am (m: measurement), and the height of the measuring point k0 assuming vertical irradiation of the laser is Ac (c: compensated). The actual height of the measuring point k0 is expressed as Ar (r: real). As shown in FIG. 6, although the vertical irradiation height Ac is somewhat different from the actual height Ar, it can be seen that the compensation is close to Ar to a considerable level compared to Am.

도 7은 측정 오차 보상의 1 단계를 구체적으로 설명하기 위한 개념도이다.7 is a conceptual diagram for describing in detail one step of measurement error compensation.

도 7에서, d는 3차원 스캐너(100)가 위치한 지점의 수직 라인과 측정 지점(k0)의 수직 라인 간의 거리를 나타내며, 3차원 스캐너(100)의 출고 시 미리 설정되어 있는 상수 값이다. 3차원 스캐너(100)의 실측에 의해 측정 지점(k0)와 돌출궤도와의 수직 접점(k4)까지의 거리인 c1 값을 구할 수 있으므로, 수직 접점(k4)의 스캐너(100)까지의 높이 b는 다음의 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.In FIG. 7, d denotes a distance between the vertical line of the point where the 3D scanner 100 is located and the vertical line of the measurement point k0, and is a constant value preset at the factory of the 3D scanner 100. Since the value of c 1 , which is the distance between the measuring point k0 and the vertical contact point k4 between the protruding trajectory and the projection point, can be obtained by the actual measurement of the three-dimensional scanner 100, the height of the vertical contact point k4 to the scanner 100 is measured. b can be obtained using Equation 1 below.

Figure 112010049932529-pat00001
Figure 112010049932529-pat00001

그리고 측정 지점(k0)의 스캐너(100)까지의 높이 a는 다음의 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다. And the height a to the scanner 100 of the measuring point k0 can be obtained using the following equation (2).

Figure 112010049932529-pat00002
Figure 112010049932529-pat00002

여기서 c2는 피 측정 타이어의 미리 정해진 스펙 데이터를 근거로 정상궤도에 대하여 가상으로 측정할 수 있다.Here, c2 may be measured virtually with respect to the normal trajectory based on the predetermined specification data of the tire to be measured.

위에서 구한 a, b 값을 이용하면 수직 조사를 가정한 돌출 높이 Ac는 수학식 3과 같이 구할 수 있다.Using the a and b values obtained above, the protrusion height Ac assuming vertical irradiation can be obtained as in Equation 3.

Figure 112010049932529-pat00003
Figure 112010049932529-pat00003

측정 오차 보상의 1단계에 대한 실시예에서, d는 3차원 스캐너(100)가 위치한 지점의 수직 라인과 측정 지점(k0)의 수직 라인 간의 거리를 가정하였지만 반드시 이에 한정할 것은 아니고, 측정 지점(k0)에 수직으로 조사되는 레이저에 인접하는 수직 조사 레이저의 라인과 측정 지점(k0)의 수직 라인 간의 거리를 가리킬 수도 있다.
In the embodiment for the first step of the measurement error compensation, d assumes the distance between the vertical line of the point where the 3D scanner 100 is located and the vertical line of the measurement point k0, but is not necessarily limited thereto. It may also refer to the distance between the line of the vertical irradiation laser adjacent to the laser irradiated perpendicular to k0) and the vertical line of the measuring point k0.

측정 오차 보상의 2 단계2 steps of measurement error compensation

도 8은 측정 오차 보상의 2 단계를 설명하기 위한 개념도이다.8 is a conceptual diagram for explaining two stages of measurement error compensation.

오차보상모듈(212)은 상기 1 단계에서 구한 Ac와 가상의 수직 조사 높이(d1, d2)를 이용하여 실제 돌출 높이인 Ar을 구한다.The error compensation module 212 calculates Ar, which is the actual protrusion height, by using Ac obtained in the first step and virtual vertical irradiation heights d1 and d2.

구체적으로, 도 8의 예에서, d1과 d2는 3차원 스캐너(100)의 제작 시에 미리 설정되어 있는 가상의 수직 측정 라인과 실제 타이어 형상의 만나는 점(k1, k2)에 대한 각각의 수직 높이를 나타내고, d3는 d1과 d2 간의 거리를 나타낸다.Specifically, in the example of FIG. 8, d1 and d2 are the respective vertical heights for the meeting points k1 and k2 of the virtual vertical measurement line preset at the time of manufacture of the three-dimensional scanner 100 and the actual tire shape. D3 represents a distance between d1 and d2.

도 8에서, k1, k2, k3를 꼭지점으로 하는 사각형에서 θ는 다음의 수학식 4과 같이 구할 수 있다.In FIG. 8, θ in a quadrangle having k1, k2, and k3 as vertices can be obtained as shown in Equation 4 below.

Figure 112010049932529-pat00004
Figure 112010049932529-pat00004

k1, k2, k3를 꼭지점으로 하는 다각형과 k1, k4, k5를 꼭지점으로 하는 다각형은 모두 거의 직각 삼각형에 가까우므로 각각을 직각 삼각형으로 가정하기로 한다. 꼭지점 k1, k2, k3이 이루는 각(θ)은 k4, k1, k5가 이루는 각과 동일하므로 꼭지점 k1, k4, k5이 이루는 각은

Figure 112010049932529-pat00005
로 구할 수 있다. Polygons with k1, k2, and k3 as vertices and polygons with k1, k4 and k5 as vertices are all close to right triangles, so each is assumed to be a right triangle. The angle θ formed by the vertices k1, k2, k3 is the same as the angle made by k4, k1, k5, so the angle formed by the vertices k1, k4, k5 is
Figure 112010049932529-pat00005
Can be obtained as

또한 k1, k0, k4를 꼭지점으로 하는 다각형 역시 거의 직각 삼각형에 가까우므로 직각 삼각형으로 가정한다. 그렇다면 꼭지점 k0, k1, k4가 이루는 각은 90도이므로 결국 k0, k1, k5를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형에서 꼭지점 k0, k1, k5가 이루는 각은 90-θ이므로

Figure 112010049932529-pat00006
와 같고, 꼭지점 k1, k0, k5가 이루는 각은 θ가 된다.Also, polygons with k1, k0, and k4 vertices are also assumed to be right triangles because they are almost close to right triangles. Then, since the angles formed by vertices k0, k1, and k4 are 90 degrees, the angles formed by vertices k0, k1, and k5 are 90-θ in the right triangle with k0, k1, and k5 as vertices.
Figure 112010049932529-pat00006
The angle formed by the vertices k1, k0, and k5 is θ.

여기서 Ac는 측정 오차 보정의 1 단계에서 이미 구한 값이므로 Ar은 다음의 수학식 5로 구할 수 있다.Here, Ac is a value already obtained in step 1 of the measurement error correction, so Ar can be obtained from Equation 5 below.

Figure 112010049932529-pat00007
Figure 112010049932529-pat00007

한편, 측정 오차 보상의 2단계에 대한 실시예에서, d3은 k1 지점에 수직으로 조사되는 레이저의 라인과 그와 인접하는 수직 조사 레이저 라인 간의 거리를 가정하였지만 반드시 이에 한정할 것은 아니고, k1 지점에 수직으로 조사되는 레이저의 라인과 3차원 스캐너(100)가 위치한 지점의 수직 라인 간의 거리나, k1 지점에 수직으로 조사되는 레이저의 라인과 상기 인접 레이저 라인 외의 다른 인접 레이저 라인 간의 거리를 가리킬 수도 있다. On the other hand, in the embodiment of the second step of the measurement error compensation, d3 assumes the distance between the line of the laser irradiated perpendicular to the point k1 and the vertical irradiation laser line adjacent thereto, but is not necessarily limited thereto, It may indicate the distance between the line of the laser irradiated vertically and the vertical line of the point where the 3D scanner 100 is located, or the distance between the line of the laser irradiated perpendicular to the point k1 and another adjacent laser line other than the adjacent laser line. .

마지막으로, 도 4의 타이어 형상 측정 방법을 응용하면 피 측정 타이어가 출고 스펙(spec.)을 만족하는 정상 타이어인지 여부를 판별할 수 있다. Finally, by applying the tire shape measurement method of Figure 4 it is possible to determine whether the tire to be measured is a normal tire that meets the factory specifications (spec.).

즉, 불량 타이어의 경우 타이어의 각 측면 또는 트래드 면이 균일하게 형성되지 않고 볼록하게 돌출된 지점 또는 오목하게 인입된 지점들이 다수 존재하게 된다. 이와 같은 타이어의 불량 상태를 "Tire Run Out" 상태라 부르기도 한다. 정상적인 타이어라면 볼록 부분(돌출 부분)이나 오목 부분(인입 부분)이 존재하지 않거나 허용 정도의 이내로 존재하므로 타이어를 360도 회전시켜 측정할 때 3차원 스캐너와 타이어 표면 간에 거리의 변화가 거의 없다. 반대로, 불량 타이어의 경우 3차원 스캐너와 타이어 표면 간의 거리 변화가 많을 것이므로 측정된 거리 변화의 정도와 미리 설정된 허용 변화 범위를 비교하여 타이어의 불량 여부를 판별할 수 있다. That is, in the case of a bad tire, each side or tread surface of the tire is not uniformly formed, but there are many convex protruding points or concave recessed points. Such a bad state of the tire is sometimes referred to as a "Tire Run Out" state. In a normal tire, there is no convex part (projection part) or concave part (retraction part) or within tolerance, so there is little change in distance between the three-dimensional scanner and the tire surface when the tire is rotated 360 degrees. On the contrary, in the case of a bad tire, since the distance between the three-dimensional scanner and the tire surface will be large, it is possible to determine whether the tire is defective by comparing the degree of the measured distance change with a preset allowable change range.

그러나, 위와 같은 방식의 타이어 불량 여부 체크 방법은 타이어 표면의 볼록 정도 또는 오목 정도를 정확하게 측정하는 것을 전제로 하므로, 본 발명의 실시예들에 의한 타이어 형상 측정 오차의 보상 방법 또는 장치가 선행적으로 적용될 필요가 있다.However, since the tire defect checking method of the above method is based on the premise of accurately measuring the degree of convexity or concaveness of the tire surface, a method or apparatus for compensating a tire shape measurement error according to embodiments of the present invention is prior. Need to be applied.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위에 한정되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the scope of the present invention, and various modifications and improvements have been made to those skilled in the art to which the present invention pertains. Belong.

특히 본 발명의 실시예들에 의한 타이어 측정 오차 보상 방법 및 장치는 반드시 타이어의 측정 형상을 보상하는 데에만 적용되는 것은 아니며 불규칙한 돌출 지점을 포함하는 원형(또는 이와 유사한 곡면형)의 물체 표면을 정확하게 스캔해야 할 필요성이 있는 어떤 분야라도 동일한 원리로 적용이 가능하다. In particular, the method and apparatus for compensating the tire measurement error according to the embodiments of the present invention are not necessarily applied only to compensating the measurement shape of the tire, but accurately correct a circular (or similar curved) object surface including irregular protrusion points. Any field that needs to be scanned can be applied on the same principle.

또한, 본 발명 실시예들은 장치 및 방법에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 방법을 구현하기 위한 프로그램에도 용이하게 본 발명을 유추 적용할 수 있다.
In addition, the embodiments of the present invention are not limited to the apparatus and the method, and those skilled in the art can easily infer the present invention to a program for implementing the method.

Claims (10)

3차원 스캐너로 측정된 타이어 형상의 오차 보상 방법에 있어서,
상기 3차원 스캐너로부터 수직으로 조사된 가상의 레이저 라인을 이용하여 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)를 구하는 단계; 및
상기 수직 돌출 높이(Ac)와, 측정 지점(k0)에 조사된 가상의 레이저 라인과 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선이 이루는 각(θ)을 이용하여 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)를 구하는 단계
를 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 방법.In the error compensation method of the tire shape measured by a three-dimensional scanner,
Obtaining a vertical protrusion height Ac of the measurement point k0 using a virtual laser line irradiated vertically from the three-dimensional scanner; And
The measurement point k0 using the angle θ formed by the vertical protrusion height Ac, the imaginary laser line irradiated to the measurement point k0 and the extension line of the actual protrusion height Ar of the measurement point k0. To find the actual height of the protrusion (Ar)
Compensation method of the tire measurement error comprising a. 제1항에 있어서, 상기 수직 돌출 높이(Ac)를 구하는 단계는,
측정 지점(k0)의 수평 연장선과 상기 3차원 스캐너 간의 수직 거리(a)를 산출하는 단계;
측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k4)으로부터 상기 3차원 스캐너까지의 수직 거리(b)를 산출하는 단계; 및
상기 수직 거리(a)에서 상기 수직 거리(b)를 감산하여 상기 수직 돌출 높이(Ac)를 산출하는 단계
를 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 방법.The method of claim 1, wherein the obtaining of the vertical protrusion height Ac comprises:
Calculating a vertical distance a between the horizontal extension line of the measuring point k0 and the three-dimensional scanner;
Calculating a vertical distance b from the contact point k4 of the projecting track and the extension line of the vertical projecting height Ac of the measuring point k0 to the three-dimensional scanner; And
Calculating the vertical protrusion height Ac by subtracting the vertical distance b from the vertical distance a.
Compensation method of the tire measurement error comprising a. 제2항에 있어서, 상기 수직 거리(a) 산출 단계는,
실제 조사각의 레이저 라인을 이용하여 상기 3차원 스캐너와 측정 지점(k0) 간의 거리(C2)를 측정하는 단계; 및
측정 지점(k0)과 상기 3차원 스캐너 간의 수평 거리(d)와, 상기 측정한 거리(C2)를 이용하여 상기 수직 거리(a)를 산출하는 단계
를 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 방법.The method of claim 2, wherein the calculating of the vertical distance (a) comprises:
Measuring a distance C2 between the three-dimensional scanner and the measurement point k0 using a laser line of an actual irradiation angle; And
Calculating the vertical distance a using the horizontal distance d between the measurement point k0 and the three-dimensional scanner and the measured distance C2.
Compensation method of the tire measurement error comprising a. 제2항에 있어서, 상기 수직 거리(b) 산출 단계는,
실제 조사각의 레이저 라인을 이용하여, 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k4) 간의 거리(C1)를 측정하는 단계; 및
측정 지점(k0)과 상기 3차원 스캐너 간의 수평 거리(d)와, 상기 측정한 거리(C1)를 이용하여 상기 수직 거리(b)를 산출하는 단계
를 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 방법.The method of claim 2, wherein the calculating of the vertical distance b comprises:
Measuring the distance C1 between the extension line of the vertical projecting height Ac of the measuring point k0 and the contact k4 of the projecting track using the laser line of the actual irradiation angle; And
Calculating the vertical distance b using the horizontal distance d between the measurement point k0 and the three-dimensional scanner and the measured distance C1.
Compensation method of the tire measurement error comprising a. 제1항에 있어서, 상기 실제 돌출 높이(Ar) 산출 단계는,
측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k1)에 수직으로 조사되는 가상의 제1 레이저 라인의 길이(d1)를 산출하는 단계;
돌출 궤도의 타 접점(k2)에 수직으로 조사되는 가상의 제2 레이저 라인의 길이(d2)를 산출하는 단계;
상기 라인 길이(d1) 및 상기 라인 길이(d2)의 차이값과, 상기 제1 레이저 라인과 제2 레이저 라인 간의 거리(d3)를 이용하여 상기 타 접점(k2)의 수평 연장선과 상기 접점(k1) 및 상기 타 접점(k2)의 연결선과 이루는 각도(θ)를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 각도(θ)와 상기 수직 돌출 높이(Ac)를 이용하여 상기 실제 돌출 높이(Ar)를 산출하는 단계
를 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 방법.The method of claim 1, wherein the calculating the actual height of protrusion (Ar),
Calculating the length d1 of the virtual first laser line irradiated perpendicular to the extension line of the actual projecting height Ar of the measuring point k0 and the contact point k1 of the projecting track;
Calculating a length d2 of the virtual second laser line irradiated perpendicular to the other contact point k2 of the projecting track;
The horizontal extension line of the other contact point k2 and the contact point k1 using the difference between the line length d1 and the line length d2 and the distance d3 between the first laser line and the second laser line. Calculating an angle θ formed with the connecting line of the other contact point k2; And
Calculating the actual protrusion height Ar by using the calculated angle θ and the vertical protrusion height Ac.
Compensation method of the tire measurement error comprising a. 3차원 스캐너와 데이터 통신망을 통해 연결되는 타이어 측정 오차의 보상 장치에 있어서,
상기 3차원 스캐너로부터 수직으로 조사된 가상의 레이저 라인을 이용하여 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)를 구하고,
상기 수직 돌출 높이(Ac)와, 측정 지점(k0)에 조사된 가상의 레이저 라인과 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선이 이루는 각(θ)을 이용하여 측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)를 구하는 오차보상모듈
을 포함하는 타이어 측정 오차의 보상 장치.In the device for compensating for tire measurement error connected via a three-dimensional scanner and a data communication network,
Using the virtual laser line irradiated vertically from the three-dimensional scanner to find the vertical protrusion height (Ac) of the measuring point (k0),
The measurement point k0 using the angle θ formed by the vertical protrusion height Ac, the imaginary laser line irradiated to the measurement point k0 and the extension line of the actual protrusion height Ar of the measurement point k0. Error Compensation Module to find the actual protrusion height (Ar)
Compensation device for tire measurement error comprising a. 제6항에 있어서, 상기 오차보상모듈은,
측정 지점(k0)의 수평 연장선과 상기 3차원 스캐너 간의 수직 거리(a)를 산출하고,
측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k4)으로부터 상기 3차원 스캐너까지의 수직 거리(b)를 산출하며,
상기 수직 거리(a)에서 상기 수직 거리(b)를 감산하여 상기 수직 돌출 높이(Ac)를 산출하는 것을 특징으로 하는 타이어 측정 오차의 보상 장치.The method of claim 6, wherein the error compensation module,
Calculate a vertical distance a between the horizontal extension line of the measuring point k0 and the three-dimensional scanner,
The vertical distance b from the contact line k4 of the projecting track and the extension line of the vertical projecting height Ac of the measuring point k0 is calculated;
Compensating the tire measurement error, characterized in that for calculating the vertical protrusion height (Ac) by subtracting the vertical distance (b) from the vertical distance (a). 제7항에 있어서, 상기 오차보상모듈은,
실제 조사각의 레이저 라인을 이용하여 상기 3차원 스캐너와 측정 지점(k0) 간의 거리(C2)를 측정하고,
측정 지점(k0)과 상기 3차원 스캐너 간의 수평 거리(d)와, 상기 측정한 거리(C2)를 이용하여 상기 수직 거리(a)를 산출하는 것을 특징으로 하는 타이어 측정 오차의 보상 장치.The method of claim 7, wherein the error compensation module,
The distance C2 between the three-dimensional scanner and the measurement point k0 is measured using a laser line of an actual irradiation angle,
And calculating the vertical distance (a) by using the horizontal distance (d) between the measuring point (k0) and the three-dimensional scanner and the measured distance (C2). 제7항에 있어서, 상기 오차보상모듈은,
실제 조사각의 레이저 라인을 이용하여, 측정 지점(k0)의 수직 돌출 높이(Ac)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k4) 간의 거리(C1)를 측정하고,
측정 지점(k0)과 상기 3차원 스캐너 간의 수평 거리(d)와, 상기 측정한 거리(C1)를 이용하여 상기 수직 거리(b)를 산출하는 것을 특징으로 하는 타이어 측정 오차의 보상 장치.The method of claim 7, wherein the error compensation module,
Using the laser line of the actual irradiation angle, measure the distance C1 between the extension line of the vertical protrusion height Ac of the measuring point k0 and the contact point k4 of the projecting track,
And calculating the vertical distance (b) by using the horizontal distance (d) between the measuring point (k0) and the three-dimensional scanner and the measured distance (C1). 제6항에 있어서, 상기 오차보상모듈은,
측정 지점(k0)의 실제 돌출 높이(Ar)의 연장선과 돌출 궤도의 접점(k1)에 수직으로 조사되는 가상의 제1 레이저 라인의 길이(d1)를 산출하고,
돌출 궤도의 타 접점(k2)에 수직으로 조사되는 가상의 제2 레이저 라인의 길이(d2)를 산출하며,
상기 라인 길이(d1) 및 상기 라인 길이(d2)의 차이값과, 상기 제1 레이저 라인과 제2 레이저 라인 간의 거리(d3)를 이용하여 상기 타 접점(k2)의 수평 연장선과 상기 접점(k1) 및 상기 타 접점(k2)의 연결선과 이루는 각도(θ)를 산출하고,
상기 산출된 각도(θ)와 상기 수직 돌출 높이(Ac)를 이용하여 상기 실제 돌출 높이(Ar)를 산출하는 것을 특징으로 하는 타이어 측정 오차의 보상 장치.The method of claim 6, wherein the error compensation module,
The length d1 of the virtual first laser line irradiated perpendicularly to the extension line of the actual projecting height Ar of the measuring point k0 and the contact point k1 of the projecting track is calculated,
Calculating the length d2 of the virtual second laser line irradiated perpendicularly to the other contact point k2 of the projecting track,
The horizontal extension line of the other contact point k2 and the contact point k1 using the difference between the line length d1 and the line length d2 and the distance d3 between the first laser line and the second laser line. ) And the angle θ formed with the connecting line of the other contact k2,
Computing the tire measurement error, characterized in that for calculating the actual protrusion height (Ar) by using the calculated angle (θ) and the vertical protrusion height (Ac).
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