KR20050052979A - Measurement jig and method for 3d laser sanner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미 존재하는 제품형상을 측정하여 그 제품의 설계변경, 분석, 가공, 해석등을 위해 공학적 개념이나 형상모델정보를 추출하는 기술인 역공학 (Reverse Engineering) 의 제품측정과 전처리 과정인 레지스트레이션 (registration) 에 사용되는 측정용 지그(Jig)에 관한 것으로서, 특히 비접촉식 3차원 레이저 스캐너을 이용하여 소형물의 제품을 측정할 때 사용할 수 있는 측정 지그(Jig)를 제공한다. 소형의 측정물이 부착되어지는 부분의 형상은 구(球)형상을 갖으며, 그 구(球)의 중심점과 구(球) 주위에 배열된 각각의 원통형상의 중심선이 하나의 평면에 포함되도록 원통형상이 구(球) 주위에 배열된 형상을 특징으로 한다.The present invention is a product measurement and preprocessing process of reverse engineering, which is a technology of measuring an existing product shape and extracting engineering concepts or shape model information for design change, analysis, processing, and analysis of the product. The present invention relates to a measuring jig used for registration, and in particular, to provide a measuring jig that can be used when measuring a small product by using a non-contact three-dimensional laser scanner. The shape of the part to which the small workpiece is attached has a sphere shape, and the cylinder has a cylindrical shape so that the center point of the sphere and each cylindrical center line arranged around the sphere are included in one plane. The phase is characterized by a shape arranged around a sphere.
이상에서와 같이 본 발명은, 하나의 구(球)와 그 주위에 배열된 원통형상으로 구성된 측정부를 갖는 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정지그로, 측정 시 작업을 쉽게 하고, 여러방향에서 측정된 데이터를 하나의 좌표계로 일치시키는 레지스트레이션 작업을 쉽고 정확하게 할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, the present invention is a small-size measuring jig for a three-dimensional laser scanner having a measuring unit composed of a sphere and a cylindrical shape arranged around the ball, making it easy to work when measuring, and measured in various directions. It provides the effect that registration can be done easily and accurately by matching data into one coordinate system.
Description
본 발명은 이미 존재하는 제품형상을 측정하여 그 제품의 설계변경, 분석, 가공, 해석등을 위해 공학적 개념이나 형상모델정보를 추출하는 기술인 역공학(Reverse Engineering)의 제품측정과 전처리 과정인 레지스트레이션 (registration)에 사용되는 측정용 지그(Jig)에 관한 것으로서, 특히 비접촉식 3차원 레이저 스캐너을 이용하여 소형물의 제품을 측정할 때 사용할 수 있는 측정 지그(Jig)및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.The present invention is a product measurement and preprocessing process of reverse engineering, which is a technology of measuring an existing product shape and extracting engineering concepts or shape model information for design change, analysis, processing, and analysis of the product. The present invention relates to a measuring jig used for registration, and more particularly, to a measuring jig that can be used when measuring a small product using a non-contact three-dimensional laser scanner and a measuring method using the same.
비접촉식 3차원 레이저 스캐너는 레이저의 주사 방향이 한 방향으로 고정되어 있기 때문에 제품의 전체형상을 얻기 위해서는 여러개의 프로브를 이용하여 측정물의 일회 셋팅으로 측정이 가능한 접촉식 측정방식과 다르게 측정물의 셋팅이 여러번 필요하게 되며, 제품의 측정자세는 레이저의 주사방향에 맞추어 여러번 변경하여 셋팅하게 된다. 이 때 여러방향에서 측정된 데이터는 좌표변환을 통해 제품의 전체 형상이 하나의 좌표계로 일치되는데, 이것을 레지스트레이션 (registration)이라 하며, 비접촉식 3차원 레이저 스캐너를 이용한 역공학에서는 반드시 필요한 공정이다.In the non-contact 3D laser scanner, the scanning direction of the laser is fixed in one direction. Therefore, in order to obtain the overall shape of the product, unlike the contact measuring method, which can be measured with one set of the workpiece by using multiple probes, the setting of the workpiece is repeated several times. If necessary, the measuring position of the product is changed and set several times according to the scanning direction of the laser. At this time, the data measured in various directions are coordinated and the whole shape of the product is matched in one coordinate system, which is called registration, which is essential for reverse engineering using a non-contact 3D laser scanner.
지금까지의 레지스트레이션 방법은 크게 반복적 접근법(iterative approach)과 특징형상에 근거한 방법(feature-based approach)으로 구별할 수 있다. 두 가지 방법을 사용하기 위한 필수조건은 각각 다른 방향에서 측정된 데이터는 서로 최소한의 동일 영역의 형상데이터를 가지고 있어야 한다.The registration methods thus far can be largely divided into an iterative approach and a feature-based approach. The prerequisite for using both methods is that the data measured in different directions should have at least the same shape data in each other.
현재 사용되고 있는 종래의 레지스트레이션 방법은 동일한 영역에서의 동일 형상데이터를 얻기위해서 정밀한 구(球)를 특징형상으로 이용하여 측정물에 부착하고 얻어진 데이터를 레지스트레이션에 이용하고 있다. 이러한 종래의 방법은 측정물에 부착되어 있거나 별도의 기구에 부착된 3개 이상의 구(球)형상을 측정물과 함께 측정하여, 각각의 측정된 3개 구(球)의 중심점들에 최소자승법을 이용하여 레지스트레이션이 이루어지고 있어 각각의 중심점들이 레지스트레이션 될 때 측정기의 프로브 이동거리에 따른 오차가 여기에 포함되는 문제를 감수하고 있는 실정이다.Conventional registration methods currently in use utilize precise data as a feature to attach the same shape data in the same area to the measurement object and use the obtained data for registration. This conventional method measures three or more sphere shapes attached to a workpiece or attached to a separate instrument together with the workpiece, thereby applying a least square method to the center points of each of the three spheres measured. Since the registration is performed by using each center point, it is a problem that the error according to the probe moving distance of the measuring instrument is included here when each center point is registered.
또한 이러한 종래의 방식은 정밀하게 제작된 구(球)를 측정물에 직접 부착하여 사용하고 있기 때문에, 종래의 실시예에서는 구(球)가 부착되는 부분의 형상데이터는 측정이 불가능하고, 여러번의 측정자세를 셋팅하기 위한 측정물의 고정구가 일정하지 못하여 측정자세의 변화 시 번거로운 작업이 동반되고 있는 실정이다.In addition, since the conventional method uses a precisely manufactured sphere directly attached to the measurement object, the shape data of the portion to which the sphere is attached is impossible to measure in the conventional embodiment. Since the fixture of the workpiece for setting the measurement posture is not constant, cumbersome work is accompanied when the measurement posture changes.
또한 종래의 정밀한 구(球)를 측정물에 부착하여 레지스트레이션에 사용할 경우, 측정물의 크기가 작은 소형물인 경우에는 부착되는 구(球)의 크기를 작게 하더라도, 측정되는 측정물의 범위가 극히 작아 측정물의 형상을 구현하는데 어려움이 있는 실정이다.In addition, when a conventional precision sphere is attached to a workpiece to be used for registration, in the case of a small object having a small size, even if the size of the attached sphere is small, the range of the workpiece to be measured is extremely small. It is difficult to implement the shape.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 소형물 측정 지그(jig)에 관한 것으로, 소형물을 대상으로 역공학(reverse engineering)을 수행할 때 레이저 스캐너를 이용한 측정단계에서 측정을 용이하게 하며, 측정된 데이터의 레지스트레이션(registration)을 용이하게 할수 있는 장치 및 이를 이용한 측정방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention relates to a small-size measuring jig for solving the above-described problems, and to facilitate the measurement in the measuring step using a laser scanner when performing reverse engineering on small objects To provide a device and a measuring method using the same that can facilitate the registration (registration) of the measured data.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다. 이런 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. These preferred embodiments enable a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the small-size measuring jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그의 조립도이며, 도 2는 본 발명에 따른 측정물의 측정자세를 조절할수 있는 조립도로서, 구(球)형상(1)과 구의 중심점을 지나는 평면에 중심선이 존재하는 원통형상(2)과 측정물을 부착하기 위한 고정부(3)로 이루어진 측정부, 레이저의 주사방향에 맞추어 측정물의 자세를 변경하기위한 X축을 기준으로 기울임이 가능한 X축틸트부(4), Y축을 기준으로 기울임이 가능한 Y축틸트부(5), Z축을 기준으로 회전이 가능한 Z축 회전부(6), Z축회전부와 연결되고 측정기의 정반에 고정되는 받침판(8)과 연결되는 지지부(7)로 이루어져 있다.1 is an assembly view of the measuring object jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention, Figure 2 is an assembly view that can adjust the measurement posture of the measurement object according to the present invention, the sphere (1) and the sphere The measuring part consists of a cylindrical shape (2) having a center line in the plane passing through the center point, and a fixing part (3) for attaching the workpiece, and an inclination with respect to the X axis for changing the attitude of the workpiece in accordance with the scanning direction of the laser. It is connected to the X axis tilt part 4, the Y axis tilt part 5 which can be tilted with respect to the Y axis, the Z axis rotation part 6 which can be rotated with respect to the Z axis, and the Z axis rotation part, and fixed to the surface of the measuring instrument. It consists of a support (7) connected to the support plate (8).
구(球)형상(1), 원통형상(2)과 측정물 부착 고정부(3)로 이루어진 측정부는 각각 고정밀 가공되어 조립된 것으로 측정시에 모두 측정된다. 측정된 구(球) 형상(1)과 원통형상(2)은 여러방향에서 측정된 데이터를 레지스트레이션하는데 사용된다.The measuring part consisting of a spherical shape (1), a cylindrical shape (2), and a fixing part with a workpiece (3) is assembled with high precision processing, respectively. The measured spherical shape 1 and the cylindrical shape 2 are used to register the measured data in several directions.
X축틸트부(4)와 Y축틸트부(5), Z축회전부(5)와 Y축틸트부(5)는 각각 틸트의 중심이되는 고정핀(9)에 의해서 결합되고 고정나사(10)에 의해서 각각 기울어짐을 조절하고 고정하게 된다. 받침판(8)은 측정기의 정반에 고정되게 된다.The X-axis tilt portion 4 and the Y-axis tilt portion 5, the Z-axis rotation portion 5 and the Y-axis tilt portion 5 are respectively coupled by a fixing pin 9, which is the center of the tilt, and the fixing screw 10 ) To adjust and fix the inclination respectively. The support plate 8 is fixed to the surface plate of the measuring device.
이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그를 이용한 측정과 레지스트레이션 과정을 설명하면 다음과 같다.The measurement and registration process using the small-size measuring jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention having the above configuration will be described below.
측정하고자하는 소형측정물은 측정물 고정부(3)에 부착하고 측정물의 형상에 따라 요구되는 측정방향 즉 레이저의 주사방향에 따라 X축틸트부(4), Y축틸트부(5), Z축회전부(6)를 적절히 조정하여 측정을 행하게 된다. 각각의 주사방향에서 측정시에는 측정물과 함께 구(球)형상(1), 2개이상의 원통형상(2)을 측정하게된다. 이렇게 얻어진 각각의 레이저 주사방향에서 얻어진 데이터의 레지스트레이션 방법은 우선 같이 측정된 구(球)형상(1)의 중심점을 일치시킨 후, 2개 이상의 원통형상(2)의 중심선을 순차적으로 일치시키게 됨으로써 레지스트레이션이 완료된다.The small measuring object to be measured is attached to the workpiece fixing part 3, and the X-axis tilt portion 4, Y-axis tilt portion 5, Z according to the measurement direction required according to the shape of the workpiece, that is, the scanning direction of the laser. The shaft rotation part 6 is adjusted suitably, and a measurement is performed. In each scanning direction, a spherical shape 1 and two or more cylindrical shapes 2 are measured together with the measurement object. The registration method of the data obtained in the respective laser scanning directions thus obtained first matches the center points of the spherical shape 1 measured as follows, and then sequentially matches the center lines of the two or more cylindrical shapes 2. Is complete.
이상에서와 같이 본 실시예에서는 종래의 3개 이상의 구(球)를 가지고 레지스트레이션 할 때 발생할수 있는 프로브 이동에 의한 오차를 줄일수 있도록 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그를 제안한다. 본 발명에 따라 제안된 구(球)와 원통형상으로 이루어진 레지스트레이션에 사용되는 특징형상을 이용하여 보다 정확한 레지스트레이션을 수행할 수 있음을 알 수 있다.As described above, the present embodiment proposes a small size measuring jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention so as to reduce errors due to probe movement that may occur when registration with three or more spheres. . It can be seen that more accurate registration can be performed using the features used for the registration consisting of the proposed sphere and the cylindrical shape according to the present invention.
또한, 본 발명이 당 업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.It is also apparent that the present invention may be modified and practiced by those skilled in the art.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 아니되며, 이와같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.
상술한 설명으로부터, 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그는 종래의 방법에서 사용되는 레지스트레이션 방법인 구(球)형상만을 사용하는 경우에 반하여, 본 발명에 따른 구(球)형상과 구(球)의 중심을 지나는 중심선으로 이루어진 원통형상을 레지스트레이션에 이용함으로서 향상된 정밀도를 가지는 레지스트레이션 결과를 이룰수 있는 효과를 제공한다. From the above description, the small object measuring jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention has the sphere shape according to the present invention as opposed to the case of using only the sphere shape which is a registration method used in the conventional method. The use of a cylindrical shape consisting of a centerline passing through the center of the sphere for registration provides the effect of achieving a registration result with improved precision.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너용 소형물 측정 지그의 조립도.1 is an assembly view of a small object measuring jig for a three-dimensional laser scanner according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 측정물의 측정자세를 조절할 수 있는 조립도.Figure 2 is an assembly view that can adjust the measurement posture of the workpiece in accordance with the present invention.
(도면 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
1:구(球)형상 2:원통형상1: sphere shape 2: cylindrical shape
3:측정물 고정부 4:X축틸트부3: Measuring object fixing part 4: X axis tilt part
5:Y축틸트부 6:Z축회전부5: Y-axis tilt part 6: Z-axis rotation part
7:지지부 8:받침판7: support 8: support plate
9:고정핀 10:고정나사9: Locking pin 10: Locking screw
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| KR100872092B1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-05 | 삼성중공업 주식회사 | Jig for 3D measuring on edge |
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