스테레오비전을 이용한 6자유도 변위 측정

Abstract

본 연구에서는 스테레오비전을 이용하여 저가 및 소형의 센서 개발을 위한 6자유도 변위 측정 기술이 개발되었다. 한 대의 소형카메라와 2개의 평면거울과 광학프리즘으로 구성된 광학계, 평면상의 임의의 3점으로 구성된 타겟으로 측정시스템을 설계하였다. 타겟은 변위를 측정할 대상에 부착되고, 이 타겟의 변위를 스테레오이미지로 획득하였다. 그리고 변위 전과 후에 획득된 각각의 스테레오이미지로부터 타겟의 좌표계들이 추정되었으며, 이들의 위치 및 자세관계로부터 대상의 6자유도 변위가 산출되었다. 시작품은 X-, Y-, 및 Z-축 방향의 타겟 변위에 대해 각각 5 mm, 8°의 측정범위를 갖도록 제작되었으며, 성능평가를 위한 보정실험 결과, 변위 측정 시스템의 병진이동 측정 분해능은 5 ㎛, 회전이동에 대한 측정 분해능은 각각 0.1°이었다. 이러한 결과로부터, 본 연구에서 제안된 측정시스템이 의료용 로봇을 비롯한 다양한 머니퓰레이터 등에 적용될 경우, 효과적으로 6자유도의 변위 정보를 제공할 수 있음을 확인하였다.