KR101289595B1

KR101289595B1 - 격자패턴투영장치

Info

Publication number: KR101289595B1
Application number: KR1020110017876A
Authority: KR
Inventors: 이경자; 최수연; 최수형
Original assignee: 이경자
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2013-07-24
Also published as: US20130335531A1; WO2012118322A3; US20180075610A1; KR20120098131A; WO2012118322A2

Abstract

본 발명은 격자패턴투영장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검사물체에 3차원 측정 시 투영되는 격자패턴투영장치에 관한 것이다. 검사물체로 격자패턴형태의 광을 방출하기 위하여 격자패턴정보를 입력받아 격자패턴신호를 발생시키고, 격자패턴신호를 제어하는 격자패턴신호발생부와 격자패턴신호를 이용하여 광원 및 레이저스캐너용 마이크로미러를 제어하여 격자패턴을 방출하는 격자패턴방출부로 구성되는 격자패턴투영수단을 이용하여 격자패턴 영상을 입력받는 카메라와, 3차원 영상을 추출하는 정보처리수단 및 출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 발명에 따르면, 모바일기기 및 3차원 측정용 기기에 내장형 또는 외장형으로 소형화할 수 있으며 기존의 격자패턴투영장치의 초점 조절의 문제점 및 고속카메라에 격자패턴 영상을 실시간으로 투영하여 3차원 측정을 할 수 있다.

Description

격자패턴투영장치 {Grid pattern projection device }

본 발명은 3차원 계측 시 카메라에 투영되는 격자패턴투영장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 카메라가 장착된 모바일기기(예를 들면 PDA, 스마트폰, 등) 및 3차원 측정용 기기에 격자패턴투영장치를 결합하여 검사물체에 격자패턴 영상을 순차적인 조사하여, 이를 카메라에 입력받아 검사물체의 3차원 측정을 간편하게 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

종래, 산업용에서의 비접촉식 검사물체의 3차원 측정 방법은 주로 광 삼각법에 기초를 두고 있으며 주요 방법으로는 레이저기법 및 격자패턴과 카메라를 이용한 공간부호화 3차원 형상 측정 기법, 모아레(Morire) 기법 등을 사용하고 있다. 이러한 종래의 계측방법은 대부분이 3차원 계측용 전용장비로 구성되어 있다.

도 1a는 종래 예에 따른 검사물체의 3차원 측정장치에 관한 것으로 조명부와 영상입력부를 도시한 개략도이다.

도시된 검사물체의 3차원 측정의 일 예는 다음과 같다.

조명부는 격자패턴투영기(290)와 격자초점조절용 렌즈(291)로 구성되며, 격자패턴투영기에서 조사되는 광은 검사물체(11)의 표면에 조사되며, 검사물체(11)의 표면에 투영된 격자패턴(510)의 영상은 카메라(110)로 입력된다.

그러므로 도 1b와 같은 격자패턴(511, 512, 513, 514, 515)을 순차적으로 검사물체의 표면에 조사한 후 카메라(110)에 입력된 격자패턴 영상을 이용하여 검사물체의 3차원 위치에 대한 좌표점을 산출할 수 있다.

이와 같은 종래 예에 따른 검사물체의 3차원 측정장치에 따르면, 대부분이 격자패턴투영기와 카메라의 일체형 전용장비로 구성되어 있으며, 일반 사용자가 격자패턴투영기를 사용하기에는 가격의 문제점, 설치 공간에 대한 제약조건, 검사물체에 격자패턴을 조사 시 투영위치에 대한 격자패턴 영상의 초점 조절 등의 문제점이 있다.

기존의 격자패턴투영장치의 특징은 다음과 같다.

격자패턴투영장치는 다양한 방식으로 구현할 수가 있는 데, 도 3a는 광원(260), 조명집광 및 초점조절에 필요한 렌즈(267, 268)와 격자패턴필름(220)으로 구성되어 있는 격자패턴 투영장치의 일 예의 구조로서 렌즈(267, 268)를 조절하여 검사물체의 투영위치에 대한 격자패턴의 영상의 초점을 맞추어야 한다.

대부분의 격자패턴투영장치는 패턴필름을 이용한 기계식패턴투영장치 및 LCD, TFT, DLP 등의 영상 프로젝터용 라이트엔진(Light engine)을 이용하여 패턴의 모양을 다양하게 바꿀 수 있는 전자식패턴투영장치로 구분할 수 있다.

전자식패턴투영장치는 입력된 도 1b와 같은 격자패턴 정보를 이용하여 카메라의 영상입력 시점과 동기화를 한 후 다양한 격자패턴을 조사하며, 광원으로 LED, 레이저, 할로겐 등을 이용한다.

그러나 LED, 할로겐 등의 광원을 사용하여 광을 집광 시 발생하는 광 효율의 문제점, 검사물체와 패턴투영장치의 거리에 대한 초점조절의 문제점, 패턴투영장치의 소형화의 어려움 등의 문제점이 발생한다.

또한, 종래의 전자식패턴투영장치의 화면의 조사속도는 초당 프레임 수(fps: frame per second)가 최대 240 프레임 레이트(frame rate) 이하가 대부분이며, 예를 들면 1,000 프레임 레이트 이상의 고속 카메라에 실시간으로 격자패턴을 투영하여 3차원 측정 시에는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 현재 보급되어 있는 카메라가 장착된 모바일기기 및 3차원 측정용 기기에 내장형 또는 외장형으로 소형화하여 장착하고 기존의 격자패턴투영장치의 광 효율의 문제점, 초점 조절의 문제점 및 고속카메라에 격자패턴 영상을 투영하여 3차원 측정을 할 수 있는 격자패턴투영장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3차원 격자패턴투영장치는,

검사물체로 광을 방출하기 위하여 격자패턴정보를 입력받아 격자패턴신호를 발생시키고 격자패턴신호를 제어하는 격자패턴신호발생부와;

상기 격자패턴신호발생부에서 발생한 격자패턴신호를 이용하여 광원 및 레이저스캐너용 마이크로미러를 제어하여 격자패턴을 방출하는 격자패턴방출부를 포함하는 것으로 구성되는 격자패턴투영수단 ;

상기 검사물체의 표면에 투영되는 격자패턴 영상을 카메라로 입력받는 것으로 구성되는 영상입력수단;

상기 격자패턴신호발생수단의 순차적인 격자패턴의 조사시점 및 격자패턴 영상의 입력시점을 제공하며, 영상입력수단으로부터 격자패턴 영상을 입력받아 저장하고, 입력받은 검사물체의 격자패턴 영상을 이용하여 3차원 좌표를 추출하여 3차원 영상을 구성하는 것으로 구성되는 정보처리수단; 및

상기 정보처리수단의 3차원 영상을 디스플레이하는 출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 것을 포함한다.

또한, 격자패턴신호발생부는 순차적으로 격자패턴정보를 입력받아 입력된 격자패턴정보를 이용하여 격자패턴의 조사시점에서 격자패턴신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 격자패턴방출부의 광원은, 레이저다이오드와 하나 이상의 렌즈에 의하여 라인레이저로 구성되어 라인패턴의 광이 레이저스캐너용 마이크로미러의 표면에 조사되며, 레이저스캐너용 마이크로미러는, 하나의 축으로 일정한 각도로 회전을 반복하는 일차원레이저스캐너용 마이크로미러로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 격자패턴방출부에서 방출된 격자패턴 영상의 패턴구조는, 하나 이상의 수평 격자 라인 영상 또는 하나 이상의 수직 격자 라인 영상으로 형성되는 격자패턴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 격자패턴투영수단은, 영상입력수단 및 정보처리수단이 장착된 장치에 내장형 또는 외장형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 영상입력수단은 상기 격자패턴 투영시점에서 검사물체의 투영된 격자패턴 영상을 입력받아 정보처리수단으로 전송하고, 정보처리수단에서는 격자패턴 영상을 이용하여 3차원 좌표를 추출하여 격자패턴 영상 및 3차원 영상정보를 출력수단에 디스플레이한다.

설명한 바와 같이 본 발명의 격자패턴투영장치에 따르면, 일차원레이저스캐너와 라인레이저를 이용하여 격자패턴투영장치를 구성하여 검사물체에 격자패턴 영상을 조사하여 3차원 측정을 할 수 있다.

그에 따라, 종래와 비교하여 볼 때 기존의 이차원레이저스캐너 및 도트레이저를 이용한 격자패턴투영장치보다 제작이 간편하고 소형화로 제작이 가능하며, 종래의 격자패턴투영장치의 문제점인 LED, 할로겐 등의 광원의 집광 시에 발생하는 광 효율의 향상, 투영물체와 초점조절의 문제점 등을 해결할 수 있다.

또한, 기존의 격자패턴투영장치는 격자패턴 투영 시 프레임 레이트 속도의 저하로 고속카메라에서 실시간 격자패턴을 이용한 3차원 측정이 어려웠으나, 본 발명의 격자패턴투영장치를 적용 시에는 이러한 문제점을 손쉽게 해결할 수 있다.

본 발명은 기존의 모바일기기(PDA, 스마트폰, 휴대폰, 디지털카메라 등) 및 3차원 측정장치에 격자패턴투영장치를 소형화로 구성하여 내장형 또는 외장형으로 구성하여 필요 시에 손쉽게 3차원 측정이 가능하다, 예를 들면 스마트폰을 이용한 3차원 측정으로 제품의 3차원 측정, 3차원 아바타 제작, 성형시의 얼굴측정, 3차원 생체인식, 가상공간에서 상품의 3차원 광고 등의 여러 분야에서 응용이 가능하다.

도 1a는 종래 예에 따른 검사물체의 3차원 측정시 격자패턴투영장치를 도시한 개략도.
도 1b는 종래 예에 따른 검사물체의 3차원 측정시 순차적으로 투영되는 격자패턴을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시의 예에 따른 검사물체의 3차원 측정시 격자패턴투영장치를 도시한 개략도.
도 3a는 종래의 격자패턴투영기를 도시한 예.
도 3b는 라인레이저의 구성을 도시한 예.
도 3c는 일차원레이저스캐너를 도시한 예.
도 3d는 이차원레이저스캐너를 도시한 예.
도 3e는 이차원레이저스캐너 및 도트레이저를 이용하여 스크린부재에 패턴 영상을 조사하는 예.
도 3f는 일차원레이저스캐너 및 라인레이저를 이용하여 스크린부재에 격자패턴을 조사하는 예.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴신호발생부에서 발생한 파형을 이용하여 격자패턴방출부에서 격자패턴을 방출하여 투영된 격자패턴 영상과의 관계를 나타내는 일 예.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴신호발생부에서 발생한 파형을 이용하여 격자패턴방출부에서 격자패턴을 방출하여 투영된 격자패턴 영상과의 관계를 나타내는 다른 예.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴방출부의 변형의 예.
도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴방출부의 다른 변형의 예.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단을 도시한 평면도의 예.
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단을 모바일 기기에 외장형으로 결합한 평면도의 예.
도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단이 모바일 기기에 내장형으로 구성된 평면도의 예.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴을 검사물체에 조사한 측면도의 예.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴을 검사물체에 투영한 격자패턴 영상의 사시도의 예.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 격자패턴투영장치를 이용한 3차원 측정장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 실시 예에서 사용되는 '~부' 또는 소프트웨어 구성요소들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 등을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 검사물체의 3차원 측정하는 장치를 도시한 도면으로서, 영상입력수단(100), 격자패턴투영수단(200), 정보처리수단 (300), 및 출력수단(400)을 포함한다.

상기 영상입력수단(100)은 검사물체(11)에 순차적으로 조사된 격자패턴 영상을 카메라로 입력받아 정보처리수단(300)으로 전송하는 역할로서 격자패턴신호발생부(201)의 격자패턴 조사시점과 동기화되어 있다.

상기 격자패턴투영수단(200)은 검사물체(11)에 격자패턴을 조사할 수 있는 수단으로 격자패턴신호발생부(201)와 라인레이저(261), 실린더렌즈(266), 일차원레이저스캐너(271)를 포함하는 격자패턴방출부(251)로 구성되어 있다.

상기 정보처리수단(300)은 3차 원 측정이 개시되면 순차적인 격자패턴의 조사신호를 격자패턴투영수단(200)으로 보내며, 검사물체에 조사된 격자패턴 영상을 영상입력수단(100)으로부터 입력받아 격자패턴 영상을 기억부(320)에 순차적으로 저장하며 기억부(320)는 메모리 또는 하드디스크 등으로 구성될 수 있다.

상기 출력수단(500)은 모니터를 포함하여 구성된다. 출력수단(500)은 정보처리수단(400)에서 처리되는 격자패턴 영상이나 3차원 영상정보 등을 출력한다.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2와 같이 격자패턴투영수단(200)은 검사물체(11)에 격자패턴을 조사할 수 있는 수단으로 격자패턴신호발생부(201)와 라인레이저(261), 실린더렌즈(266), 일차원레이저스캐너 (271)로 구성된 격자패턴방출부 (251)로 구성되어 있다.

격자패턴신호발생부(201)는 정보처리수단(300)으로부터 격자패턴에 대한 정보를 입력받아 이를 신호화한 후 일차원레이저스캐너(271)의 격자패턴 영상의 시작 시점에서 격자패턴방출부(251)부의 라인레이저(261)로 신호파형(211)을 전송하며 정보처리수단(300)에 격자패턴 영상의 조사 시점의 신호를 전달한다.

정보처리수단(300)에서는 격자패턴의 시작 시점에 대한 신호를 영상입력수단(100)의 카메라(110)로 전송하여 격자패턴 영상을 입력받을 수 있도록 일차원레이저스캐너(271)의 격자패턴 영상의 조사 시점과 카메라의 영상 입력 시작점이 동기화를 실시한다.

격자패턴방출부(251)는 일차원레이저스캐너(271)의 도 3c와 같은 마이크로미러(273)를 일정한 각도로 x축 좌우회전운동(278)을 실시하며, 도 3f와 같이 일차원레이저스캐너(271)의 격자패턴 조사의 시작위치에서 라인레이저(261) 광을 온/오프(ON/OFF)로 모듈레이션(modulation)하여 조사된 라인 패턴의 광은 실린더렌즈(266)를 투과하여 집광되어 마이크로미러(273)의 표면에 조사하며, 마이크로미러(273)의 표면에서 반사된 라인레이저(261) 광은 스크린부재(520)에 라인의 형태의 격자패턴(510)으로 투영된다. 라인레이저(261) 광의 파장대역은 가시광선 또는 적외선 계열의 대역도 무방하다.

일반적으로 레이저스캐너는 도 3c와 같은 일차원레이저스캐너(271)와 도 3d와 같은 이차원레이저스캐너(272)로 구분된다.

도 3d와 같은 이차원레이저스캐너(272)는 마이크로미러(273)를 중심으로 x축 지지대(276), y축 지지대(277)로 구성되어 있으며, 일정한 주기로 x축 좌우회전운동(278), y축 상하회전운동(279)으로 2축으로 회전운동을 하며, 도 3e와 같은 방식으로 도트레이저(262)를 이용하여 신호파형(212)을 마이크로미러(273)의 표면에 조사하면 스크린부재(520)에 패턴영상(540)을 투영할 수 있어 2차원 영상 프로젝터로 구현된다.

예를 들면 도 3e에서 도 3d를 참조로 설명하면 이차원레이저스캐너(272)의 x축 좌우회전운동(278)이 1초에 14,400번 이상 좌우회전 운동을 실시하면 1번 회전운동 시에는 2개의 라인 패턴 구성이 가능하여 28,800개의 라인 패턴을 형성할 수 있으며, 이와 더불어 y축 상하회전운동(279)이 1초에 30번의 회전 운동을 실시하면 60 프레임 레이트의 화면 투영이 가능하며, 도트레이저(262)가 20Mhz(640화소 x 480라인 x 60프레임 = 18.43Mhz) 이상의 모듈레이션이 가능하면 60hz의 프레임 레이트의 640 x 480 해상도의 VGA급 패턴 영상의 투영이 가능하다.

이와 같은 방식으로 현재 개발되어 시판되는 이차원레이저스캐너(272) 제품으로는 예를 들면 마이크로비젼(www.microvision.com)사가 있으며, 멤스(MEMS: micro electro mechanical systems) 기술을 적용하여 이차원레이저스캐너는 소형화가 되어 있으며, 저전력과 레이저 특성상 임의의 투영위치에서도 초점 조절이 필요 없는 장점이 있다.

그러나 이차원레이저스캐너(272)를 이용한 격자패턴투영장치는 일차원레이저스캐너(271)보다 제작하기 어렵고 초당 60hz 이상의 고속카메라에는 실시간으로 3차원 측정이 어렵다.

본 발명에서는 일차원레이저스캐너(271)를 이용하여 프레임 레이트가 높은 고속카메라에 대한 격자패턴투영장치의 개발이 가능하다.

이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3b는 라인레이저(261)의 구성요소의 예로서 광원으로는 레이저다이오드 (263), 빛을 평행에 가깝게 광 경로를 만들어주는 콜리메이팅렌즈(264), 라인 형태로 광을 조사하는 실린더렌즈(265)로 구성되어 라인패턴(269)의 광을 형성한다.

도 3c와 도 3f를 참조하여 설명하면, 도 3c와 같은 일차원레이저스캐너(271)는 마이크로미러(273)를 중심으로 x축 지지대(276)로 구성되어 있으며, 일정한 주기로 x축 좌우회전운동(278)을 실시하며, 도 3f에서와 같이 신호파형(213)을 이용하여 라인레이저(261)의 광원이 조사 후, 광의 경로에 실린더렌즈(266)가 추가되면 마이크로미러(273)의 표면에 집광 되어 조사되고, 마이크로미러(273)의 회전각도에 따라 광을 스크린부재(520)에 조사되어 격자패턴(510)의 영상을 투영할 수 있어 2차원 격자패턴 영상 프로젝터로 구현된다.

또한, 일차원레이저스캐너(271)의 신호파형(213)은 마이크로미러(273)의 1회전주기의 1/2 기간 동안에 도 3f에서와 같이 라인레이저(261)의 라인패턴(269)을 이용하여 3차원 측정용 격자패턴(510) 영상의 투영이 가능하다.

예를 들면 도 4a, 도 4b와 같이 격자패턴신호발생부에서 일차원레이저스캐너(271)에서 신호파형(233)이 마이크로미러의 1/2 회전주기 동안에 격자패턴방출부(251)의 라인레이저(261)로 전달되어 스크린부재(520)에 조사시에는, 도 4a에서는 파형(231)과 스크린부재(520)의 격자패턴(531) 및 파형(232)과 스크린부재(520)의 격자패턴(532)은 일치하게 되며, 이와 마찬가지로 도 4b에서는 파형(235)과 스크린부재(520)의 격자패턴(535) 및 파형(236)과 스크린부재(520)의 격자패턴(536)은 일치하게 된다.

본 발명의 실시의 예를 이용하여 60hz의 프레임 레이트를 갖는 VGA급 640x480 화면 해상도의 격자패턴 영상을 구성은 다음과 같다.

격자패턴방출부는 일차원레이저스캐너(271) 및 라인레이저(261)를 이용하여 구성되며, 일차원레이저스캐너(271)는 1초에 30hz의 저속으로 구동이 되면 1 회전주기에 화면을 2 프레임을 구성하여, 초당 60 프레임의 화면을 구성할 수 있으며, 라인레이저(261)는 약 30khz(480라인 x 60프레임 = 28.8khz) 이상의 모듈레이션으로 구성할 수 있으므로, 기존의 이차원레이저스캐너 및 도트레이저를 사용하여 격자패턴투영장치를 구성시보다 단순하게 제작할 수 있다.

또한, 고속카메라에 장착시의 예를 들면 다음과 같다.

일차원레이저스캐너(271)가 1,000hz로 구동이 될 시에는 1초당 2,000 프레임으로 격자패턴 영상을 투영될 수 있으며, 라인레이저(261)는 약 1 Mhz(480라인 x 2000프레임 = 960khz) 이상의 모듈레이션으로 프레임 레이트가 2,000번 이하인 고속카메라에 대한 격자패턴투영장치를 이용한 실시간 3차원 측정 장치의 제작이 가능하다.

영상입력수단(100)은 검사물체(11)에 순차적으로 조사된 격자패턴 영상을 카메라로 입력받아 정보처리수단으로 전송하는 역할로서 격자패턴신호발생부(201)의 격자패턴 조사시점과 동기화되어 있다.

정보처리수단(300)은 3차원 측정이 개시되면 순차적인 격자패턴의 조사신호를 격자패턴투영수단(200)으로 보내며, 조사된 격자패턴 영상을 영상입력수단(100)으로부터 입력받아 격자패턴 영상을 기억부(320)에 순차적으로 저장하며 기억부(320)는 메모리 또는 하드디스크 등으로 구성될 수 있다.

또한, 순차적으로 입력된 격자패턴 영상을 이용하여 중앙처리장치인 CPU(Central Processing Unit)부(310)에서는 산술논리연산이나 영상 데이터 처리를 통하여 3차원 좌표에 대한 데이터를 추출하여 와이어프레임을 구성하고 3차원 텍스트 맵핑 영상을 구성할 수 있다.

출력수단(500)은 모니터를 포함하여 구성된다. 출력수단(500)은 정보처리수단(400)에서 처리되는 격자패턴 영상이나 추출된 3차원 영상정보 등을 출력한다.

상기 격자패턴방출부(251)에서 방출된 격자패턴(510) 영상의 패턴구조는, 하나 이상의 수평 격자 라인 영상 또는 하나 이상의 수직 격자 라인 영상으로 형성되는 격자패턴으로 구성되며, 도 5a내지 도 5b는 본 발명에서의 격자패턴방출부의 변형의 예를 나타낸 것이다.

도 5a에서는 일차원레이저스캐너(271)가 90도 회전되어 장착되어 있으며, 라인레이저(261)는 수직 라인의 광 패턴 조사되어 실린더렌즈(266)에 의하여 집광 되어 마이크로미러(273)의 표면에서 반사되어 스크린부재(520)에 투영되며, 투영된 격자패턴(518) 영상의 패턴구조는 하나 이상의 수직 격자 라인 영상으로 형성된다.

도 5b에서는 격자패턴방출부는 라인레이저(261)에서 조사되는 라인패턴이 일차원레이저스캐너(271)가 도 5a와 같은 실린더렌즈(266)의 집광 없이 마이크로미러(273)의 표면에서 반사되어 스크린부재(520)에 투영되는 것으로서 라인레이저(261) 광이 마이크로미러(274)의 표면에 조사되며, 조사된 광을 반사시키기 위하여 라인레이저(261)의 라인 패턴의 광 경로의 각도(553)와 마이크로미러(274)와의 거리(552)에 비례하여 마이크로미러(274)의 표면 치수(551)가 커진다.

본 발명은 상술한 설명으로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술 사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 6a내지 도 6c는 본 발명의 격자패턴투영장치를 이용한 적용 방법의 일 예를 나타낸 것이다.

예를 들어 카메라가 장착된 모바일제품으로 PDA, 휴대폰, 디지털카메라 등에 연결할 수 있는 격자패턴투영수단(200)을 결합하여 일정한 위치에서 다수의 격자패턴 조명을 검사물체에 순차적으로 조사하며, 이를 카메라(110)에 입력받아 검사물체의 3차원 측정을 간편하게 측정할 수 있는 장치이다.

도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단(200)을 도시한 평면도의 예로서 격자패턴신호발생부(201)와 격자패턴방출부(251)로 구성되어 있으며, 외부와의 격자패턴정보를 통신하기 위한 커넥터(521)를 구비하고 있다.

도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단(200)이 스마트폰(70)과 같은 모바일장치에 커넥터(521)를 이용하여 외부와 결합한 평면도로 모바일장치는 영상입력수단으로의 카메라(110), 도면에 도시되지 않았지만 내장된 정보처리수단(300) 및 후면에 출력수단(400)으로 모니터를 구비하고 있다.

도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 격자패턴투영수단(200)이 스마트폰(70)과 같은 모바일장치에 내장된 평면도의 예이다.

도 7a는 도 6b에서의 격자패턴투영수단(200)이 부착된 모바일 제품을 이용하여 격자패턴을 검사물체에 조사한 측면도의 예로서, 검사물체(11)는 스마트폰(70)으로부터 소정의 거리(D)만큼 이격 되어 있으며, 격자패턴투영수단(200)은 카메라(110)로부터 일정한 치수(L)의 위치에 장착되어 있다. 또한, 격자패턴투영수단(200)의 격자패턴방출부에서는 격자패턴을 검사물체(11)에 일정한 조사각(252)으로 격자패턴을 조사한 후, 투영된 격자패턴은 카메라에서 일정한 화각(111)으로 영상을 입력받는다.

도 7b는 도 7a에서 조사된 격자패턴(510)이 검사물체(11)에 투영되는 영상을 나타낸 사시도의 예로서 카메라(110)로 입력된 격자패턴 영상은 정보처리수단(300)에 의하여 저장, 3차원 측정 연산 또는 출력수단(400)에 의하여 모니터로 디스플레이된다.

11 : 검사물체 100 : 영상입력수단
110 : 카메라 200 : 격자패턴투영수단
201 : 격자패턴신호발생부 251 : 격자패턴방출부
261 : 라인레이저 262 : 도트레이저
271 : 일차원레이저스캐너 272 : 이차원레이저스캐너
273, 274 : 마이크로미러 300 : 정보처리수단
400 : 출력수단

Claims

검사물체로 광을 방출하기 위하여 격자패턴정보를 입력받아 격자패턴신호를 발생시키고 격자패턴신호를 제어하는 격자패턴신호발생부와;

상기 격자패턴신호발생부에서 발생한 격자패턴신호를 이용하여 광원 및 레이저스캐너용 마이크로미러를 제어하여 격자패턴을 방출하는 격자패턴방출부를 포함하는 것으로 구성되는 격자패턴투영수단 ;

상기 검사물체의 표면에 투영되는 격자패턴 영상을 카메라로 입력받는 것으로 구성되는 영상입력수단;

상기 격자패턴신호발생부의 순차적인 격자패턴의 조사시점 및 격자패턴 영상의 입력시점을 제공하며, 상기 영상입력수단으로부터 격자패턴 영상을 입력받아 저장하고, 입력받은 검사물체의 격자패턴 영상을 이용하여 3차원 좌표를 추출하여 3차원 영상을 구성하는 것으로 구성되는 정보처리수단; 및

상기 정보처리수단의 3차원 영상을 디스플레이하는 출력 수단을 포함하고,

상기 격자패턴신호발생부는
순차적으로 상기 격자패턴정보를 입력받아 입력된 격자패턴정보를 이용하여 격자패턴의 조사시점에서 상기 격자패턴신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
검사물체로 광을 방출하기 위하여 격자패턴정보를 입력받아 격자패턴신호를 발생시키고 격자패턴신호를 제어하는 격자패턴신호발생부; 및

상기 격자패턴신호발생부에서 발생한 격자패턴신호를 이용하여 광원 및 레이저스캐너용 마이크로미러를 제어하여 격자패턴을 방출하는 격자패턴방출부로 구성되는 격자패턴투영수단을 포함하고,

상기 격자패턴신호발생부는
순차적으로 상기 격자패턴정보를 입력받아 입력된 격자패턴정보를 이용하여 격자패턴의 조사시점에서 상기 격자패턴신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 광원은 레이저다이오드와 하나 이상의 렌즈에 의하여 라인레이저로 구성되어 라인패턴의 광이 레이저스캐너용 마이크로미러의 표면에 조사되는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
제 4항에 있어서,
상기 라인레이저는
상기 라인패턴의 광의 경로에 실린더 렌즈에 의하여 광이 집광 되어 레이저스캐너용 마이크로미러의 표면에 조사되는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 레이저스캐너용 마이크로미러는
하나의 축으로 일정한 각도 및 주기로 회전을 반복하는 일차원레이저스캐너용 마이크로미러로 구성된 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 격자패턴투영수단은 상기 영상입력수단과 상기 정보처리수단 및 상기 출력 수단이 장착된 장치에 내장형 또는 외장형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 격자패턴방출부에서 방출된 격자패턴 영상의 패턴구조는
상기 하나 이상의 수평 격자 라인 영상 또는 하나 이상의 수직 격자 라인 영상으로 형성되는 격자패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
제 1항에 있어서,
상기 영상입력수단은 상기 격자패턴 투영시점에서 검사물체의 투영된 격자패턴 영상을 입력받아 상기 정보처리수단으로 전송하는 것을 특징으로 하는 격자패턴투영장치.
삭제