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KR101777026B1 - Apparatus and method for integrated measuring of satellite alignment - Google Patents

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KR101777026B1
KR101777026B1 KR1020150181579A KR20150181579A KR101777026B1 KR 101777026 B1 KR101777026 B1 KR 101777026B1 KR 1020150181579 A KR1020150181579 A KR 1020150181579A KR 20150181579 A KR20150181579 A KR 20150181579A KR 101777026 B1 KR101777026 B1 KR 101777026B1
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laser tracker
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최재동
이상률
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한국항공우주연구원
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Abstract

위성체의 얼라인먼트를 통합적으로 측정하는 장치가 제공된다. 상기 장치는: 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 측정부, 및 미러큐브(mirror cube)에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성하는 연산부를 포함할 수 있다.An apparatus for integrally measuring alignment of a satellite is provided. The apparatus includes: a measurement unit for measuring a position of a first reflector and a second reflector attached to a measurement target using a laser tracker; and a measurement unit for measuring a position of the first reflector and the second reflector, And an arithmetic unit for calculating a directionality of the first and second reflectors and a first coordinate system based on the calculated directionality.

Description

위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTEGRATED MEASURING OF SATELLITE ALIGNMENT}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR INTEGRATED MEASURING OF SATELLITE ALIGNMENT [0002]

위성체의 얼라인먼트 측정을 통합적으로 수행하는 기술에 연관되며, 보다 상세하게는 대형 위성체에 장착된 각종 센서, 추진 계통 및 자세 제어 부품들에 대한 얼라인먼트를 측정하고 보정하는 과정에서 데오도라이트에 의한 측정 좌표계와 레이저추적기에 의한 측정 좌표계를 통합하는 장치 및 그 방법에 연관된다.The present invention relates to a technique for integrally performing alignment measurement of a satellites. More particularly, the present invention relates to a technique for measuring and correcting alignment of various sensors, a propulsion system, and attitude control components mounted on a large- And a measuring coordinate system by means of a laser tracker.

인공위성의 정밀 조립이나 대형 구조물 제작과 같이 정밀 측정이 요구되는 분야에 있어, 데오도라이트 측정 시스템(theodolite measure system), 레이저 추적기(laser tracker), 사진 측정 시스템(photogrammetry system) 등의 정밀 측정 장비가 이용된다. 데오도라이트는 미러의 면에 광원을 반사시키고 그 법선 방향(normal vector)을 측정하는 장비이며, 데오도라이트 측정 시스템에서는 복수 개의 데오도라이트 사이의 거리정보와 각 데오도라이트로부터 타겟에 대한 수평각 및 수직각을 측정하는 방식으로 타겟의 3차원 좌표 정보를 획득한다. 또한, 레이저 추적기는 레이저 추적기로부터 방사된 광선이 측정 대상체에 부착된 반사구(tooling ball)에 반사되어 나온 광선을 다시 받아 측정 대상체의 3차원 위치정보를 측정하는 장비이다. 이들 측정 장비는 측정 대상체의 특성이나 목적에 따라 선택적으로 사용되거나, 또는 조합하여 통합적으로 운용된다.Precision measurement equipment such as theodolite measure system, laser tracker, photogrammetry system, etc., are required for precise measurement such as precision assembly of satellites or fabrication of large structures. . Theodolite reflects the light source on the mirror's surface and measures its normal vector. In the theodolite measurement system, distance information between a plurality of theodolites and the horizontal angle And the three-dimensional coordinate information of the target is obtained by measuring the vertical angle. In addition, the laser tracker is a device for measuring three-dimensional position information of a measurement object by receiving a beam reflected from a tooling ball attached to a measurement object by a beam emitted from the laser tracker. These measurement devices are selectively used depending on the characteristics or purpose of the measurement object, or are integrally operated in combination.

위성체의 얼라인먼트 측정 시에는 하나의 위성체 좌표계에서 각종 센서, 추력기, 태양전지판 등이 정렬되어야 하는데, 이 과정에서 3차원 방향 벡터를 측정하는 데오도라이트 외에, 3차원 위치정보를 측정하는 레이저 추적기를 추가 사용하여 정렬을 수행하는 경우도 있다. 이러한 경우, 두 측정 장치의 측정 좌표계가 동일하지 않아, 얼라인먼트 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 위성체 얼라인먼트 측정 및 보정 과정에 대한 정밀도를 보다 높이기 위해서는, 상이한 측정 장비에서 측정된 좌표계를 통합하는 기술이 요구된다.When measuring the alignment of satellites, various sensors, thrusters, solar panels, etc. should be arranged in a single satellite coordinate system. In addition to the theodolite for measuring the three-dimensional direction vector, a laser tracker for measuring three- There is also a case where sorting is carried out using. In this case, the measurement coordinate system of the two measuring devices is not the same, and an alignment error may occur. Therefore, in order to increase the accuracy of the satellite alignment measurement and correction process, a technique for integrating coordinate systems measured in different measurement equipment is required.

일측에 따르면, 위성체의 얼라인먼트를 통합적으로 측정하는 장치가 제공된다. 상기 장치는: 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 측정부, 및 미러큐브(mirror cube)에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성하는 연산부를 포함할 수 있다.According to one aspect, there is provided an apparatus for integrally measuring alignment of a satellite. The apparatus includes: a measurement unit for measuring a position of a first reflector and a second reflector attached to a measurement target using a laser tracker; and a measurement unit for measuring a position of the first reflector and the second reflector, And an arithmetic unit for calculating a directionality of the first and second reflectors and a first coordinate system based on the calculated directionality.

일실시예에 따르면, 상기 측정부는 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구에 각각 도달하는 경로를 측정할 수 있다.According to an embodiment, the measuring unit may measure a path through which the light beam emitted from the laser tracker reaches the first reflector and the second reflector, respectively.

보다 구체적으로, 상기 측정부는: 상기 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로 및 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로를 측정하고, 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로 및 상기 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정한다.More specifically, the measurement unit may include: a first straight path in which the light beam directly reaches the first reflector, and a second straight line that is reflected by the first surface of the plurality of reflection planes of the mirror cube to reach the first reflector, And measures a second straight path in which the light beam directly reaches the second reflector and a second reflector path reflected by the second one of the plurality of reflectors to reach the second reflector.

일실시예에 따르면, 상기 연산부는: 상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말벡터를 계산하고, 상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말벡터를 계산할 수 있다.According to one embodiment, the arithmetic section calculates a first normal vector for the first surface of the first reflector using the first rectilinear path and the first reflector path, The second normal vector for the second surface of the second reflector can be calculated using the second reflector path.

또한, 상기 연산부는 상기 제1 노말벡터 및 상기 제2 노말벡터의 외적(cross product) 계산 결과를 이용하여 상기 제1 좌표계를 생성할 수 있다.In addition, the operation unit may generate the first coordinate system using a cross product calculation result of the first normal vector and the second normal vector.

이 때, 상기 미러큐브는 상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치될 수 있다.At this time, the mirror cube may be arranged such that the first surface and the second surface are perpendicular to each other, and the angle between the laser tracker and the first surface and the second surface is 45 degrees.

일실시예에 따르면, 상기 장치는: 데오도라이트에 의해 미리 측정된 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성하는 처리부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the apparatus may further include: a processing unit for generating a third coordinate system by axis-transforming the first coordinate system based on a second coordinate system measured in advance by theodolite.

또한, 상기 장치는: 기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성하는 전처리부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further comprise: a preprocessing unit for calculating a directionality from the reference theodolite and the moving theodolite to a plurality of reflecting surfaces of the mirror cube, and generating a second coordinate system based on the calculated directionality have.

다른 일측에 따르면, 위성체의 얼라인먼트를 통합적으로 측정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 단계, 및 미러큐브(mirror cube)에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, a method of integrally measuring alignment of a satellite is provided. The method includes the steps of: measuring the position of a first reflector and a second reflector attached to a measurement object using a laser tracker; and measuring the position of the first reflector and the second reflector on the plurality of reflectors included in the mirror cube, Calculating a directionality of the first reflector and the second reflector, and generating a first coordinate system based on the calculated directionality.

일실시예에 따르면, 상기 제1 측정 데이터는 상기 적어도 하나의 제1 타겟을 복수 개의 상이한 각도에서 촬영하여 획득한 복수 개의 2차원 사진을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the first measurement data may comprise a plurality of two-dimensional photographs obtained by photographing the at least one first target at a plurality of different angles.

일실시예에 따르면, 상기 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 단계는: 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구에 각각 도달하는 경로를 측정한다.According to one embodiment, measuring the positions of the first and second reflectors may include: measuring a path through which the light beam emitted from the laser tracker reaches the first reflector and the second reflector, respectively.

보다 구체적으로, 상기 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 단계는: 상기 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로 및 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로를 측정하는 단계, 및 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로 및 상기 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, the step of measuring the positions of the first and second reflectors may include: a first straight path in which the light beam directly reaches the first reflector, and a second straight path through which the first straight line passes through the first one of the plurality of reflecting surfaces of the mirror cube Measuring a first reflector path that is reflected and reaches the first reflector, and a second straight path in which the light ray reaches the second reflector directly, and a second straight path that is reflected by the second one of the plurality of reflectors, And measuring a second reflector path reaching the second reflector.

이 때, 상기 미러큐브는 상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치된다.At this time, the mirror cube is arranged such that the first surface and the second surface are perpendicular to each other, and the angle between the laser tracker and the first surface and the second surface is 45 degrees.

일실시예에 따르면, 상기 제1 좌표계를 생성하는 단계는: 상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말벡터를 계산하는 단계, 및 상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말벡터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of generating the first coordinate system includes: calculating a first normal vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector path, And calculating a second normal vector for the second surface of the second reflector using the second straight path and the second reflector path.

또한, 상기 제1 좌표계를 생성하는 단계는: 상기 제1 노말벡터 및 상기 제2 노말벡터의 외적(cross product) 계산 결과를 이용하여 상기 제1 좌표계를 생성한다.In addition, the step of generating the first coordinate system may include: generating the first coordinate system using a cross product calculation result of the first normal vector and the second normal vector.

일실시예에 따르면, 상기 방법은: 데오도라이트에 의해 미리 측정된 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method may further comprise: generating a third coordinate system by axis-transforming the first coordinate system based on a second coordinate system previously measured by theodolite.

또한, 상기 방법은: 기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise: calculating a directionality from the reference theodolite and the moving theodolite to a plurality of reflective surfaces of the mirror cube, and creating a second coordinate system based on the calculated directionality have.

도 1은 일실시예에 따른 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 미러큐브(mirror cube)의 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 레이저추적기를 이용하여 미러큐브(mirror cube)의 복수 개의 반사면에 대한 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 데오도라이트를 이용하여 미러큐브에 대한 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법을 도시하는 흐름도이다.
1 is a block diagram showing an apparatus for measuring an integrated satellite alignment according to an embodiment.
2 is a view for explaining a process of measuring a direction vector of a mirror cube using a laser tracker.
3 is a view illustrating a process of measuring a direction vector of a plurality of reflection surfaces of a mirror cube using a laser tracker according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a process of measuring a direction vector for a mirror cube using theodolite according to an embodiment.
5 is a flow chart showing a method for integrating satellite alignment in accordance with an embodiment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the specific disclosure forms, but includes changes, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일실시예에 따른 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치(100)를 도시하는 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus 100 for measuring an integrated satellite alignment according to an embodiment.

위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치(100)는 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 위성체에 장착되는 각종 센서나 부품들에 대한 얼라인먼트(alignment)를 측정하는 수단으로, 비교적 간편하고 안정적으로 측정 대상체에 대한 3차원 위치정보를 획득한다. 또한, 위성체 얼라인먼트를 수행하는 과정에서 레이저추적기의 측정 방식과 데오도라이트 측정 방식을 결합하여 사용하는 경우, 두 측정 방식에서의 측정 좌표계가 동일하지 않아 발생하는 얼라이먼트 오차를 줄이도록, 두 측정 방식에 의해 생성되는 좌표계들을 동일한 좌표계로 통합한다. 상기 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치(100)는 측정부(110), 연산부(120), 처리부(130) 및 전처리부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 처리부(130) 및 상기 전처리부는 선택적인(optional) 구성으로서, 일부 실시예에서는 상기 처리부(130) 및 상기 전처리부가 생략될 수도 있다.The satellite-alignment-integrated measuring apparatus 100 is a means for measuring the alignment of various sensors and components mounted on a satellite using a laser tracker. The satellite-alignment-measuring apparatus 100 relatively easily and stably measures three- Obtain the location information. In addition, in the case of using the laser tracker measurement method and the theodolite measurement method in the course of performing the satellite alignment, in order to reduce the alignment error which occurs because the measurement coordinate system in the two measurement methods is not the same, Into the same coordinate system. The satellite-alignment-integrated measuring apparatus 100 may include a measuring unit 110, an arithmetic unit 120, a processing unit 130, and a preprocessing unit (not shown). However, the processing unit 130 and the preprocessing unit are optional. In some embodiments, the processing unit 130 and the preprocessing unit may be omitted.

먼저, 측정부(110)는 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정할 수 있다. 상기 측정부(110)는 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구에 각각 도달하는 경로를 측정한다. 이를 테면, 상기 측정부(110)는 상기 제1 반사구에 대해, 상기 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로와 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로를 측정한다. 이 때, 상기 제1 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 제1 면을 거치지 않고 바로 상기 제1 반사구에 도달하는 경로를 의미하고, 상기 제1 반사경로는 상기 광선이 상기 제1 면에 반사된 후 상기 제1 반사구에 도달하는 경로를 의미한다. 마찬가지로, 상기 측정부(110)는 상기 제2 반사구에 대해, 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로와 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정한다. 여기서, 상기 제2 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 제2 면을 거치지 않고 바로 상기 제2 반사구에 도달하는 경로이고, 상기 제2 반사경로는 상기 광선이 상기 제2 면에 반사된 후 상기 제2 반사구에 도달하는 경로이다. 상기 미러큐브는 복수 개의 반사면을 가지는 입방면체 형상을 가지는 물체이며, 상기 레이저추적기의 측정 오차를 최소화하도록 제1 면과 상기 제2 면은 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치될 수 있다.First, the measuring unit 110 may measure the positions of the first and second reflectors attached to the object using a laser tracker. The measurement unit 110 measures a path through which the light beam emitted from the laser tracker reaches the first reflector and the second reflector, respectively. For example, the measuring unit 110 may reflect a first straight path through which the light beam directly reaches the first reflector and a first one of a plurality of reflecting surfaces of the mirror cube, 1 Measure the first reflector path that reaches the reflector. Here, the first straight path means a path through which the light beam reaches the first reflector directly from the laser tracker without passing through the first surface, and the first reflector causes the light beam to pass through the first surface And then reaches the first reflector after being reflected. Likewise, the measuring unit 110 reflects, with respect to the second reflector, a second straight path through which the ray directly reaches the second reflector and a second one of the plurality of reflectors of the mirror cube, 2 Measure the second reflector path that reaches the reflector. Here, the second linear path is a path through which the light beam reaches the second reflector directly from the laser tracker without passing through the second surface, and the second reflector passes through the second straight line after the light beam is reflected on the second surface And reaches the second reflector. Wherein the mirror cube is an object having a cubic shape having a plurality of reflection surfaces, the first surface and the second surface being perpendicular to each other so as to minimize a measurement error of the laser tracker, and the laser tracker and the first surface And the angle between the first surface and the second surface is 45 degrees.

연산부(120)는 상기 미러큐브에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성할 수 있다. 상기 연산부(120)는 상기 측정부(110)를 통해 측정된 상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말 방향벡터를 계산한다. 또한, 상기 연산부(120)는 상기 측정부(110)에서 측정된 상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말 방향벡터를 계산한다. 상기 제1 노말 방향벡터 및 상기 제2 노말 방향벡터는 상기 측정 대상체에 대한 쿼터니언(quaternion) 보정 및 상기 미러큐브에 대한 좌표계 생성에 이용된다.The calculation unit 120 may calculate the first reflector and the second reflector for the plurality of reflective surfaces included in the mirror cube and generate the first coordinate system based on the calculated directionality. The calculation unit 120 calculates a first normal direction vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector path measured through the measurement unit 110. [ The calculating unit 120 calculates a second normal direction vector for the second surface of the second reflector using the second straight path and the second reflector measured by the measuring unit 110 . The first normal direction vector and the second normal direction vector are used for quaternion correction of the measurement object and coordinate system generation for the mirror cube.

또한, 상기 연산부(120)는 상기 제1 노말 방향벡터 및 상기 제2 노말 방향벡터의 외적(cross product)을 통해 하나의 벡터를 계산하고, 상기 계산된 벡터를 이용하여 제1 좌표계를 생성할 수 있다.In addition, the operation unit 120 may calculate one vector through a cross product of the first normal direction vector and the second normal direction vector, and generate a first coordinate system using the calculated vector have.

한편, 전처리부(미도시)는 데오도라이트를 이용하여 상기 측정 대상체에 대한 제2 좌표계를 미리 계산해둘 수 있다. 상기 전처리부는 기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성한다.On the other hand, the pre-processing unit (not shown) can calculate the second coordinate system for the measurement object in advance using theodolite. The preprocessing unit calculates a directionality from a reference theodolite and a moving theodolite to a plurality of reflecting surfaces of the mirror cube, and generates a second coordinate system based on the calculated directionality.

처리부(130)는 데오도라이트에 의해 미리 측정된 상기 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성할 수 있다. 상기 제1 좌표계와 상기 제2 좌표계는 동일한 미러큐브에 대해 레이저추적기 및 데오도라이트에서 각각 계산된 방향성에 기초하여 생성된 좌표계이므로, 상기 처리부(130)에서는 상기 제1 좌표계 및 상기 제2 좌표계 사이의 축 변환 관계를 계산한 후 이에 기초하여 상기 제3 좌표계를 생성한다. 또한, 상기 처리부(130)는 측정 원점을 위성체 기준점으로 결정함으로써, 레이저추적기 좌표계의 측정 결과와 데오도라이트 좌표계의 측정 결과를 통합하여 관리할 수 있다.The processing unit 130 can generate a third coordinate system by axis-transforming the first coordinate system based on the second coordinate system previously measured by theodolite. Since the first coordinate system and the second coordinate system are coordinate systems generated on the basis of the directionality calculated in the laser tracker and theodolite for the same mirror cube, the processing unit 130 calculates the distance between the first coordinate system and the second coordinate system And then generates the third coordinate system based on the calculated axial transformation relation. In addition, the processing unit 130 can collectively manage the measurement result of the laser tracker coordinate system and the measurement result of the theodolite coordinate system by determining the measurement origin as the satellite body reference point.

위성체 얼라이먼트 측정 장치(100)는 레이저추적기의 측정 방식과 데오도라이트 측정 방식을 결합하여 사용하는 과정에서 두 측정 방식에 의해 생성되는 좌표계들을 동일한 좌표계로 통합함으로써, 두 측정 방식에서의 측정 좌표계가 동일하지 않아 발생하는 얼라이먼트 오차를 줄이고, 나아가 보다 정밀한 위성체 얼라인먼트 측정 및 보정이 가능해지도록 한다.The satellite alignment measuring apparatus 100 integrates the coordinate systems generated by the two measuring methods in the same coordinate system in the process of using the measuring system of the laser tracker and the theodolite measuring system so that the measurement coordinate system of the two measuring systems is the same It is possible to reduce the alignment error that occurs due to the unevenness of the satellites.

도 2는 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 미러큐브(mirror cube)의 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a process of measuring a direction vector of a mirror cube using a laser tracker.

일반적으로 데오도라이트(theodolite) 측정 방식에서 사용하는 미러큐브에 대해 레이저추적기로 좌표축을 생성하는 과정에서, 레이저추적기로 미러큐브에 대한 방향성을 직접 측정하기는 어렵다. 따라서, 레이저추적기로 미러큐브에 대한 방향벡터를 직접 측정하는 대신에, 미러큐브의 반사면에 대해 간접적으로 벡터를 측정하는 방식을 적용해볼 수 있다.In general, it is difficult to directly measure the direction of a mirror cube with a laser tracker in the process of generating a coordinate axis with a laser tracker for a mirror cube used in the theodolite measurement method. Therefore, instead of directly measuring the direction vector of the mirror cube with the laser tracker, a method of measuring the vector indirectly with respect to the reflection plane of the mirror cube can be applied.

도 2에서, 레이저추적기(210)가 광선을 이용하여 측정 대상 반사구(230)에 도달하는 경로를 측정한다. 상기 광선이 상기 반사구(230)에 도달하는 경로는 미러큐브(220)에 의해 반사되어 도달하는 반사경로 및 상기 미러큐브(220)를 거치지 않고 직접 도달하는 직선경로를 포함한다.In FIG. 2, the laser tracker 210 measures the path through which the light reaches the measurement target reflector 230. The path through which the light beam reaches the reflector 230 includes a reflector path reflected by the mirror cube 220 and a straight path directly reaching the mirror cube 220.

상기 반사경로는 상기 광선이 입방면체 형태의 상기 미러큐브(220)의 어느 한 면에 반사된 후 상기 반사구(230)에 도달하는 경로를 의미하는데, 도 2의 'A'와 같이 나타낼 수 있다. 상기 반사경로를 이용하여 상기 반사구(230)의 위치를 측정하는 경우, 상기 광선이 상기 미러큐브(220)를 통과하는 가상의 반사구 위치인 (231)이 측정된다.The reflector path refers to a path through which the light beam is reflected on one surface of the cubic mirror 220 and then reaches the reflector 230, as shown by 'A' in FIG. When the position of the reflector 230 is measured using the reflector path, a virtual reflector position 231 through which the light passes through the mirror cube 220 is measured.

상기 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 미러큐브(220)를 거치지 않고 바로 상기 반사구(230)에 도달하는 경로를 의미하며, 이는 도 2의 'B'와 같이 표시될 수 있다. 이 때, 상기 반사구(230)의 위치 및 상기 가상의 반사구 위치(231)의 방향벡터가 상기 미러큐브(220)의 노말 방향벡터

Figure 112015124307490-pat00001
으로 측정된다.The straight path means a path through which the light beam reaches the reflector 230 directly from the laser tracker without passing through the mirror cube 220, which can be represented as 'B' in FIG. At this time, the position of the reflector 230 and the direction vector of the imaginary reflector position 231 are set to the normal direction vector of the mirror cube 220
Figure 112015124307490-pat00001
.

한편, 레이저추적기의 측정좌표계를 생성하기 위해서는 상기 미러큐브의 복수 개의 면에 대해 방향성을 측정해야 하는데, 이에 대해서는 아래 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Meanwhile, in order to generate the measurement coordinate system of the laser tracker, the directionality should be measured on a plurality of surfaces of the mirror cube, which will be described in detail with reference to FIG. 3 below.

도 3은 일실시예에 따라 레이저추적기를 이용하여 미러큐브(mirror cube)의 복수 개의 반사면에 대한 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a process of measuring a direction vector of a plurality of reflection surfaces of a mirror cube using a laser tracker according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에서, 레이저추적기(310)가 광선을 이용하여 측정 대상에 부착된 제1 반사구(330) 및 제2 반사구(340)에 도달하는 경로를 측정한다. 상기 측정된 경로는, 미러큐브(320)에 포함된 복수 개의 반사면 중 제1 면(321) 및 제2 면(322)에 의해 각각 반사되어 상기 제1 반사구(330) 및 상기 제2 반사구(340)에 도달하는 제1 반사경로 및 제2 반사경로와, 상기 미러큐브(320)를 거치지 않고 상기 제1 반사구(330) 및 상기 제2 반사구(340)에 직접 도달하는 제1 직선경로 및 제2 직선경로를 포함한다.In FIG. 3, the laser tracker 310 measures a path through which the light reaches the first reflector 330 and the second reflector 340 attached to the object to be measured. The measured path is reflected by the first surface 321 and the second surface 322 of the plurality of reflecting surfaces included in the mirror cube 320 and reflected by the first reflecting surface 330 and the second reflecting surface 322, A first rectilinear path and a second rectilinear path reaching the first reflector 330 and the second reflector 340 directly without passing through the mirror cube 320; 2 linear path.

상기 제1 반사경로는 상기 광선이 입방면체 형태의 상기 미러큐브(320)의 제1 면(321)에 반사된 후 상기 제1 반사구(330)에 도달하는 경로를 의미하고, 상기 제2 반사경로는 상기 광선이 상기 미러큐브(320)의 제2 면(322)에 반사된 후 상기 제2 반사구(340)에 도달하는 경로를 의미한다. 상기 제1 반사경로 및 제2 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구(330) 및 상기 제2 반사구(340)의 위치를 각각 측정하는 경우, 상기 광선이 상기 미러큐브(320)를 통과하는 가상의 반사구 위치인 (331) 및 (341)이 측정된다.The first reflector path means a path through which the light beam is reflected by the first surface 321 of the cubic mirror 320 in a cubic shape and then reaches the first reflector 330, Refers to a path through which the light beam reaches the second reflector 340 after being reflected by the second surface 322 of the mirror cube 320. When the positions of the first reflector 330 and the second reflector 340 are respectively measured using the first reflector path and the second reflector path, the light ray passes through the mirror cube 320, The reflector positions 331 and 341 are measured.

상기 제1 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 미러큐브(320)를 거치지 않고 바로 상기 제1 반사구(330)에 도달하는 경로를 나타내고, 상기 제2 직선경로는 상기 광선이 상기 미러큐브(320)를 거치지 않고 바로 상기 제2 반사구(340)에 도달하는 경로를 나타낸다. 이 때, 상기 제1 반사구(330)의 위치 및 가상의 제1 반사구 위치(331)의 방향벡터가 상기 미러큐브(420)의 제1 노말 방향벡터

Figure 112015124307490-pat00002
으로 측정되고, 상기 제2 반사구(340)의 위치 및 가상의 제2 반사구 위치(341)의 방향벡터가 상기 미러큐브(320)의 제2 노말 방향벡터
Figure 112015124307490-pat00003
로 측정된다.Wherein the first straight path represents a path through which the light beam arrives at the first reflector 330 directly from the laser tracker without passing through the mirror cube 320 and the second straight path passes through the mirror cube 320) and reaches the second reflector 340 immediately. At this time, the position of the first reflector 330 and the direction vector of the imaginary first reflector position 331 are different from the first normal direction vector of the mirror cube 420
Figure 112015124307490-pat00002
And the position of the second reflector 340 and the direction vector of the virtual second reflector position 341 are measured as the second normal direction vector of the mirror cube 320
Figure 112015124307490-pat00003
.

또한, 상기 미러큐브(320)는 상기 레이저추적기(310)의 측정 오차를 최소화하도록, 제1 면(321)과 제2 면(322)은 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면(321) 및 상기 제2 면(322)에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치된다.The mirror cube 320 may be configured such that the first surface 321 and the second surface 322 are perpendicular to each other so as to minimize the measurement error of the laser tracker 310, The angle between the second surface 321 and the second surface 322 is 45 degrees.

이후, 상기 제1 노말 방향벡터 및 상기 제2 노말 방향벡터의 외적(cross product)으로 하나의 벡터를 계산하고, 상기 계산된 하나의 벡터를 이용하여 레이저추적기의 측정좌표계가 생성된다. 다만, 상기 레이저추적기의 측정좌표계는 기존의 데오도라이트 측정좌표계와 일치하지 않아 얼라이먼트 오차를 발생할 수 있으므로, 두 측정 방식에 의해 생성되는 좌표계들을 동일한 좌표계로 통합할 필요가 있다. 이를 위해, 상기 레이저추적기의 측정좌표계를 데오도라이트 측정 좌표계를 기준으로 축 변환(axis transform)하여 새로운 좌표계를 생성하는 과정이 추가 수행된다. 이 때 생성된 새로운 좌표계는 상기 데오도라이트 측정좌표계와 동일하며, 레이저추적기 좌표계의 측정 결과와 데오도라이트 좌표계의 측정 결과를 통합함으로써 보다 정밀한 위성체 얼라인먼트 측정 및 보정이 가능해진다.Thereafter, one vector is calculated as a cross product of the first normal direction vector and the second normal direction vector, and a measurement coordinate system of the laser tracker is generated using the calculated one vector. However, since the measurement coordinate system of the laser tracker does not coincide with the existing theodolite measurement coordinate system, it is necessary to integrate the coordinate systems generated by the two measurement systems into the same coordinate system. To this end, a process of generating a new coordinate system by axis-transforming the measurement coordinate system of the laser tracker on the basis of the theodolite measurement coordinate system is additionally performed. The new coordinate system generated at this time is the same as the above-mentioned theodolite measurement coordinate system. By integrating the measurement result of the laser tracker coordinate system and the measurement result of the theodolite coordinate system, more accurate satellite alignment measurement and correction can be performed.

도 4는 일실시예에 따라 데오도라이트를 이용하여 미러큐브에 대한 방향벡터를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of measuring a direction vector for a mirror cube using theodolite according to an embodiment.

보다 구체적으로, 도 4a는 데오도라이트를 이용한 위성체 얼라이먼트 측정 장치의 사시도를, 도 4b는 데오도라이트를 이용한 위성체 얼라이먼트 측정 장치의 평면도를 각각 도시하고 있다.More specifically, FIG. 4A shows a perspective view of a satellite alignment measurement apparatus using theodolite, and FIG. 4B shows a plan view of a satellite alignment measurement apparatus using theodolite, respectively.

데오도라이트(theodolite)는 수평 및 수직을 측정하는 장비로서, 복수 개의 데오도라이트를 이용하여 측정 대상물 위에 미리 설치된 타겟(면경)의 중심점을 조준하여 측정하는 방식으로 측정점에 대한 3차원 좌표값을 획득할 수 있다.Theodolite is a device for measuring horizontal and vertical, and measures the center point of a target (facet) installed in advance on a measurement object by using a plurality of theodolites to measure the three-dimensional coordinate value of the measurement point Can be obtained.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 데오도라이트를 이용한 얼라인먼트 측정시스템은 기준 데오도라이트(410), 복수 개의 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 및 반사경(430)을 포함한다. 먼저, 측정 대상물에 부착된 제1 면경(441)과 기준 데오도라이트(410)를 자동 시준하여 제1 면경의 각도, 회전각도, 각속도 등의 데이터가 측정된다. 상기 자동 시준 시, 상기 측정 대상물은 시계 방향(Rn)으로 회전되고, 기준 데오도라이트(410)는 자신을 지지하고 있는 수직 툴링바의 높이 조절을 통해 수행될 수 있다. 이후, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)를 지지하는 스탠드의 높이 조절을 통해 상기 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)를 각각 측정 대상물에 부착된 제1 면경(441) 및 제2 면경(442)과 자동 시준하면, 각 면경의 각도 정보가 측정되고, 상기 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 간의 상호 시준을 통해 동일한 직선 상에 상기 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)가 위치하도록 하여 수평각 정보가 공유된다. 또한, 기준 데오도라이트(410)와 반사경(430)을 자동 시준하여 기준각이 측정되고, 상기 기준 데오도라이트(410)와 상기 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 간에 상호 시준을 통해 상기 반사경(430)의 기준각 정보가 공유된다. 상기 데오도라이트를 이용한 얼라인먼트 측정시스템에서는 기준 데오도라이트(410), 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 및 반사경(430) 등을 통해 측정 및 공유된 데이터를 이용하여 상기 측정 대상물에 설치된 면경(441, 442)의 방향성을 계산할 수 있다. 그리고, 상술한 과정의 반복 수행을 통해 고정밀 측정을 요구하는 측정 대상물의 방향성 및 3차원 좌표를 계산할 수 있다.4A and 4B, an alignment measurement system using theodolite includes a reference theodolite 410, a plurality of moving theodolites 421, 422, and 423, and a reflector 430. First, the first facet 441 attached to the measurement object and the reference theodolite 410 are automatically collimated to measure data such as angle, rotation angle, and angular velocity of the first facet. At the time of the automatic collimation, the measurement object is rotated in the clockwise direction (R n ), and the reference theodolite 410 can be performed by adjusting the height of the vertical tooling bar supporting it. Then, the movable theodolites 421, 422, and 423 are moved to the first facet 441 and the second facet 423 attached to the measurement object, respectively, by adjusting the height of the stand that supports the movable theodolites 421, 422, When the automatic ophthalmoscope is automatically collimated with the facet 442, the angle information of each facet is measured and the moving theodolites 421, 422, and 423 on the same straight line through mutual collimation between the moving theodolites 421, 422, ) Are positioned so that the horizontal angle information is shared. The reference theodolite 410 and the reflecting mirror 430 are automatically collimated to measure a reference angle and the reference theodolite 410 and the moving theodolite 421, 422, and 423 are mutually collimated The reference angle information of the reflector 430 is shared. The alignment measurement system using theodolite is installed in the measurement object using data measured and shared through reference theodolite 410, movable theodolites 421, 422, and 423, The directionality of the facets 441 and 442 can be calculated. The directionality and three-dimensional coordinates of the measurement object requiring high-precision measurement can be calculated by repeating the above-described process.

측정 대상물의 회전각도가 측정 횟수에 따라 R1, R2, R3, ...Rn으로 구분되고, 기준 데오도라이트(410)와 반사경(430)을 자동 시준하여 계산된 면경 수평각도가 A1, A2, ...An이라고 할 때, n번째 측정 시 기준 데오도라이트(410)가 자동 시준하여 측정한 제1 면경(441)의 수평각은 수학식1에 의해 계산될 수 있다.The rotational angle of the object to be measured according to the measurement number of R 1, R 2, R 3 , ... R n are divided into, based Deodorant a horizontal mirror angle calculated automatically collimate the light 410 and the mirror 430 A 1 , A 2 , ... A n , the horizontal angle of the first facet 441 measured by the automatic collimation of the reference theodolite 410 at the nth measurement can be calculated by Equation (1) .

Figure 112015124307490-pat00004
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또한, 기준 데오도라이트(410)와 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 사이의 상호 시준을 통해 공유된 기준각 정보로부터 회전각 Rn을 차감하여, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)의 측정 대상물의 방향성이 계산된다. 이를 테면, n번째 측정 시 상기 측정 대상물의 회전각도가 Rn이고, 기준 데오도라이트(410)와 반사경(430) 사이의 자동 시준된 기준각이 An_Ⅰ, 기준 데오도라이트(410)에서 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)와 상호 시준한 각도가 An_Ⅱ, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)에서 제2 면경(442)과 자동 시준한 각도가 Bn_Ⅰ, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)에서 기준 데오도라이트(410)와 상호 시준한 각도가 Bn_Ⅱ 라고 할 때, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)의 기준각은 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.The rotation angle R n is subtracted from the reference angle information shared through the mutual collimation between the reference theodolite 410 and the moving theodolites 421, 422 and 423, and the moving theodolites 421, 422, 423 are calculated. For example, if the rotational angle of the measurement object is R n at the n-th measurement and the auto-collimated reference angle between the reference theodolite 410 and the reflector 430 is A n - I, the reference theodolite 410 The angle of mutual collimation with the moving theodolites 421, 422 and 423 is A n - II, the angle between the moving theodolites 421, 422 and 423 and the second facet 442 is Bn_I, The reference angles of the moving theodolites 421, 422 and 423 can be calculated as shown in Equation (2), where Bn_II is the angle at which the mutually collimated beams 421, 422 and 423 are collimated with the reference theodolite 410 have.

Figure 112015124307490-pat00005
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그리고, 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)에서 측정된 제2 면경(442)의 수평각은 수학식 3을 통해 계산된다.Then, the horizontal angle of the second facet 442 measured by the moving theodolites 421, 422, and 423 is calculated through Equation (3).

Figure 112015124307490-pat00006
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상기 얼라인먼트 측정시스템에서는 기준 데오도라이트(410), 이동용 데오도라이트(421, 422, 423) 등을 통해 입력되는 측정 결과를 통해 상기 측정 대상물의 얼라이먼트 측정값이 설계 허용 오차 범위를 만족하는지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 허용 오차 범위를 벗어나는 경우 얼라인먼트 측정값의 좌표 변환을 통해 위성체의 측정 대상의 위치를 변경한 후 얼라인먼트를 재측정하는 과정을 반복하여 위성체 얼라인먼트 측정값이 오차 범위를 만족하도록 보정할 수 있다.In the alignment measurement system, it is determined whether or not the alignment measurement value of the measurement object satisfies the design tolerance range through measurement results inputted through the reference theodolite 410, the moving theodolite 421, 422, 423, If the measurement error is out of the allowable error range, the process of repositioning the alignment is repeated after changing the position of the measurement target of the satellites through the coordinate conversion of the alignment measurement value, so that the satellite alignment measurement value is corrected can do.

기준 데오도라이트(410) 및 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)는 측정 대상물에 부착된 면경(441, 442)를 자동 시준하여 상기 면경의 수직벡터에 대한 극좌표 값을 구하고, 이를 직각 좌표계로 변환하여 상기 수직벡터에 대한 단위벡터 값을 구할 수 있다. 또한, 기준 데오도라이트(410) 및 이동용 데오도라이트(421, 422, 423)의 측정값(수평각(AH)과 수직각(AV))을 아래 수학식 4를 통해 좌표 변환하여 측정 대상물의 3차원 좌표(x, y, z)를 계산할 수 있다.The reference Theodolite 410 and the moving theodolites 421, 422 and 423 automatically collimate the facet 441 and 442 attached to the measurement object to obtain a polar coordinate value for the vertical vector of the facet, To obtain a unit vector value for the vertical vector. The measured values (horizontal angle (AH) and vertical angle (AV)) of the reference theodolite 410 and the moving theodolites 421, 422 and 423 are subjected to coordinate transformation through the following expression (4) Dimensional coordinates (x, y, z) can be calculated.

Figure 112015124307490-pat00007
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이와 같이, 데오도라이트를 이용한 얼라인먼트 측정 시스템은 측정 대상물(위성체)에 설치되는 센서 및 장비들의 방향성을 계산할 수 있고, 이 과정에서 복수의 데오도라이트를 상호 시준하여 동시에 하나 이상의 센서 및 장비들의 방향성을 측정하여 측정 시간을 단축할 수 있다.As described above, the alignment measurement system using theodolite can calculate the directionality of the sensors and equipment installed in the measurement object (satellites). In this process, a plurality of theodolites can be mutually collimated and at the same time, The measurement time can be shortened.

도 5는 일실시예에 따른 위성체 얼라이먼트 통합 측정 방법을 도시하는 흐름도이다.5 is a flowchart showing a method of integrating satellite alignment in one embodiment.

위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치는 레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 대한 3차원 위치정보를 획득하고, 레이저추적기의 측정 방식과 데오도라이트 측정 방식을 결합하여 사용하는 과정에서 두 측정 방식에 의해 생성되는 좌표계들을 동일한 좌표계로 통합하는 방법을 제공한다.The satellite alignment integration measurement device acquires three-dimensional position information of a measurement object by using a laser tracker, and in a process of using a laser tracker measurement method and a theodolite measurement method, And integrating the generated coordinate systems into the same coordinate system.

단계 510에서는, 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치의 측정부가 레이저추적기를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정할 수 있다. 단계 510에서, 상기 측정부는 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구에 각각 도달하는 경로를 측정한다. 이를 테면, 상기 측정부는 상기 제1 반사구에 대해, 상기 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로와 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로를 측정한다. 이 때, 상기 제1 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 제1 면을 거치지 않고 바로 상기 제1 반사구에 도달하는 경로를 의미하고, 상기 제1 반사경로는 상기 광선이 상기 제1 면에 반사된 후 상기 제1 반사구에 도달하는 경로를 의미한다. 또한, 상기 측정부는 상기 제2 반사구에 대해, 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로와 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정한다. 여기서, 상기 제2 직선경로는 상기 광선이 상기 레이저추적기로부터 상기 제2 면을 거치지 않고 바로 상기 제2 반사구에 도달하는 경로이고, 상기 제2 반사경로는 상기 광선이 상기 제2 면에 반사된 후 상기 제2 반사구에 도달하는 경로이다. 이 때, 상기 미러큐브는 상기 레이저추적기의 측정 오차를 최소화하도록, 제1 면과 상기 제2 면은 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치될 수 있다.In step 510, the measurement unit of the satellite alignment integration measuring apparatus can measure the positions of the first reflector and the second reflector attached to the measurement object using the laser tracker. In step 510, the measurement unit measures a path through which the light beam emitted from the laser tracker reaches the first reflector and the second reflector, respectively. For example, the measuring unit may be configured such that the measurement unit reflects, with respect to the first reflector, a first straight path through which the light ray directly reaches the first reflector and a first straight line of the plurality of reflector planes of the mirror cube, The first reflector path is measured. Here, the first straight path means a path through which the light beam reaches the first reflector directly from the laser tracker without passing through the first surface, and the first reflector causes the light beam to pass through the first surface And then reaches the first reflector after being reflected. In addition, the measurement unit may be configured such that, with respect to the second reflector, the light beam is reflected by the second straight path that directly reaches the second reflector and a second one of the plurality of reflectors of the mirror cube, The second reflector path is measured. Here, the second linear path is a path through which the light beam reaches the second reflector directly from the laser tracker without passing through the second surface, and the second reflector passes through the second straight line after the light beam is reflected on the second surface And reaches the second reflector. At this time, the mirror cube maintains the first surface and the second surface at right angles to each other so that the measurement error of the laser tracker is minimized, and the angle between the laser tracker and the first surface and the second surface Lt; RTI ID = 0.0 > 45.

단계 520에서는, 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치의 연산부가 상기 미러큐브에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성할 수 있다. 상기 연산부는 단계 510에서 측정된 상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말 방향벡터를 계산하고, 마찬가지로 단계 510에서 측정된 상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말 방향벡터를 계산한다. 상기 제1 노말 방향벡터 및 상기 제2 노말 방향벡터는 상기 측정 대상체에 대한 쿼터니언(quaternion) 보정 및 상기 미러큐브에 대한 좌표계 생성에 이용된다. 또한, 단계 520에서, 상기 연산부는 상기 제1 노말 방향벡터 및 상기 제2 노말 방향벡터의 외적(cross product)을 통해 하나의 벡터를 계산하고, 상기 계산된 벡터를 이용하여 제1 좌표계를 생성할 수 있다.In operation 520, the calculation unit of the satellite alignment integration measuring apparatus calculates the directionality of the first reflector and the second reflector with respect to a plurality of reflection planes included in the mirror cube, and generates a first coordinate system based on the calculated directionality can do. The operation unit calculates a first normal direction vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector measured at step 510 and similarly calculates the first normal direction vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector measured at step 510, And calculates a second normal direction vector with respect to the second surface of the second reflector using the second straight line path and the second reflector path. The first normal direction vector and the second normal direction vector are used for quaternion correction of the measurement object and coordinate system generation for the mirror cube. Further, in step 520, the arithmetic unit calculates one vector through the cross product of the first normal direction vector and the second normal direction vector, and generates a first coordinate system using the calculated vector .

단계 530에서는, 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치의 처리부가 데오도라이트에 의해 미리 측정된 상기 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성할 수 있다. 이를 위해, 단계 530에서 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치의 전처리부가 데오도라이트를 이용하여 상기 측정 대상체에 대한 제2 좌표계를 미리 계산해둘 수 있다. 상기 전처리부는 기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성한다.In step 530, the processing unit of the satellite alignment integration measuring apparatus may generate a third coordinate system by axis-transforming the first coordinate system based on the second coordinate system previously measured by theodolite. For this, in step 530, the pre-processing unit of the integrated satellite alignment measuring apparatus can calculate the second coordinate system for the measurement object in advance using theodolite. The preprocessing unit calculates a directionality from a reference theodolite and a moving theodolite to a plurality of reflecting surfaces of the mirror cube, and generates a second coordinate system based on the calculated directionality.

상기 제1 좌표계와 상기 제2 좌표계는 동일한 미러큐브에 대해 레이저추적기 및 데오도라이트에서 각각 계산된 방향성에 기초하여 생성된 좌표계이므로, 단계 530에서 상기 처리부는 상기 제1 좌표계 및 상기 제2 좌표계 사이의 축 변환 관계를 계산한 후 이에 기초하여 상기 제3 좌표계를 생성할 수 있다. 또한, 상기 처리부는 측정 원점을 위성체 기준점으로 결정함으로써, 레이저추적기 좌표계의 측정 결과와 데오도라이트 좌표계의 측정 결과를 통합하여 관리할 수도 있다.Since the first coordinate system and the second coordinate system are coordinate systems generated based on the directionality calculated respectively in the laser tracker and theodolite with respect to the same mirror cube, in step 530, the processing unit determines the distance between the first coordinate system and the second coordinate system And then the third coordinate system can be generated based on the calculated axial transformation relation. In addition, the processing section can also manage the measurement result of the laser tracker coordinate system and the measurement result of the theodolite coordinate system by integrating and managing the measurement origin as the satellite body reference point.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (17)

레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 측정부; 및
미러큐브(mirror cube)에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성하는 연산부
를 포함하며,
상기 측정부는, 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로, 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로, 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로, 및 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정하고,
상기 미러큐브는, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치되는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치.
A measuring unit for measuring a position of a first reflector and a second reflector attached to a measurement object using a laser tracker; And
Calculating a directionality of the first reflector and the second reflector with respect to a plurality of reflective surfaces included in a mirror cube and generating a first coordinate system based on the calculated directionality,
/ RTI >
Wherein the measuring unit includes a first straight path in which a ray of light emitted from the laser tracker directly reaches the first reflector, a first straight path that is reflected by a first surface of the plurality of reflecting surfaces of the mirror cube and reaches the first reflector A second straight path in which the light beam directly reaches the second reflector and a second reflector path which is reflected by the second one of the plurality of reflection surfaces of the mirror cube to reach the second reflector, ,
Wherein the mirror cube is arranged so that the first surface and the second surface are perpendicular to each other and the angle between the laser tracker and the first surface and the second surface is 45 degrees.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말벡터를 계산하고,
상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말벡터를 계산하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치.
The method according to claim 1,
The operation unit,
Calculating a first normal vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector path,
And calculates a second normal vector for the second surface of the second reflector using the second straight path and the second reflector.
제4항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제1 노말벡터 및 상기 제2 노말벡터의 외적(cross product) 계산 결과를 이용하여 상기 제1 좌표계를 생성하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치.
5. The method of claim 4,
The operation unit,
And generates the first coordinate system by using a cross product calculation result of the first normal vector and the second normal vector.
삭제delete 제1항에 있어서,
데오도라이트(theodolite)에 의해 미리 측정된 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성하는 처리부
를 더 포함하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치.
The method according to claim 1,
Transforming the first coordinate system based on a second coordinate system previously measured by theodolite to generate a third coordinate system,
Further comprising: a satellite-alignment-integrated measuring device.
제7항에 있어서,
기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성하는 전처리부
를 더 포함하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 장치.
8. The method of claim 7,
A preprocessing unit for calculating a directionality from a reference theodolite and a moving theodolite to a plurality of reflection planes of the mirror cube and generating a second coordinate system based on the calculated orientation,
Further comprising: a satellite-alignment-integrated measuring device.
레이저추적기(laser tracker)를 이용하여 측정 대상체에 부착된 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 단계; 및
미러큐브(mirror cube)에 포함된 복수 개의 반사면에 대한 상기 제1 반사구 및 상기 제2 반사구의 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제1 좌표계를 생성하는 단계
를 포함하며,
상기 제1 반사구 및 제2 반사구의 위치를 측정하는 단계는, 상기 레이저추적기로부터 방사되는 광선이 상기 제1 반사구에 직접 도달하는 제1 직선경로, 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제1 면에 의해 반사되어 상기 제1 반사구에 도달하는 제1 반사경로, 상기 광선이 상기 제2 반사구에 직접 도달하는 제2 직선경로, 및 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면 중 제2 면에 의해 반사되어 상기 제2 반사구에 도달하는 제2 반사경로를 측정하고,
상기 미러큐브는, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 서로 직각을 유지하고, 상기 레이저추적기와 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대한 사이각이 45도가 되도록 배치되는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법.
Measuring a position of a first reflector and a second reflector attached to a measurement object using a laser tracker; And
Calculating a directionality of the first reflector and the second reflector with respect to a plurality of reflection surfaces included in a mirror cube and generating a first coordinate system based on the calculated directionality
/ RTI >
Wherein the step of measuring the positions of the first and second reflectors comprises the steps of: a first straight path through which a ray of light emitted from the laser tracker directly reaches the first reflector; a second straight line passing through the first one of the plurality of reflectors of the mirror cube And a second straight path in which the light beam reaches the second reflector directly and a second straight path that is reflected by the second one of the plurality of reflection surfaces of the mirror cube, 2 < / RTI >
Wherein the mirror cube is arranged so that the first surface and the second surface are perpendicular to each other and the angle between the laser tracker and the first surface and the second surface is 45 degrees.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 제1 좌표계를 생성하는 단계는,
상기 제1 직선경로 및 상기 제1 반사경로를 이용하여 상기 제1 반사구의 상기 제1 면에 대한 제1 노말벡터를 계산하는 단계; 및
상기 제2 직선경로 및 상기 제2 반사경로를 이용하여 상기 제2 반사구의 상기 제2 면에 대한 제2 노말벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the generating the first coordinate system comprises:
Calculating a first normal vector for the first surface of the first reflector using the first straight path and the first reflector path; And
Calculating a second normal vector for the second surface of the second reflector using the second straight path and the second reflector path
The method comprising the steps of:
제13항에 있어서,
상기 제1 좌표계를 생성하는 단계는,
상기 제1 노말벡터 및 상기 제2 노말벡터의 외적(cross product) 계산 결과를 이용하여 상기 제1 좌표계를 생성하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the generating the first coordinate system comprises:
Wherein the first coordinate system is generated using the cross product calculation result of the first normal vector and the second normal vector.
제9항에 있어서,
데오도라이트(theodolite)에 의해 미리 측정된 제2 좌표계를 기준으로 상기 제1 좌표계의 축 변환(axis transform)하여 제3 좌표계를 생성하는 단계
를 더 포함하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법.
10. The method of claim 9,
Transforming the first coordinate system based on a second coordinate system previously measured by theodolite to generate a third coordinate system;
Further comprising the steps of:
제15항에 있어서,
기준 데오도라이트 및 이동 데오도라이트로부터 상기 미러큐브의 복수 개의 반사면에 대한 방향성을 계산하고, 상기 계산된 방향성에 기초하여 제2 좌표계를 생성하는 단계
를 더 포함하는 위성체 얼라인먼트 통합 측정 방법.
16. The method of claim 15,
Calculating a directionality from the reference theodolite and the moving theodolite to a plurality of reflective surfaces of the mirror cube and generating a second coordinate system based on the calculated directionality
Further comprising the steps of:
삭제delete
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