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안정적인 3D 형상 정보 획득을 위해서는 3D Calibration이 정밀하게 수행되어야 합니다. 3D Calibration 과정을 거치게 되면 카메라와 촬영 대상물 사이의 3차원 공간상의 관계를 정의할 수 있습니다. 로봇 어플리케이션의 경우, Calibration을 통해 로봇과 카메라 사이의 관계를 정의할 수 있으며 카메라의 정확한 위치 및 방향을 확인할 수 있습니다. Calibration 과정을 통하여 카메라의 Intrinsic/Extrinsic parameter 정보를 획득하여 카메라에서 얻어지는 영상 정보를 World Coordinate 좌표로 변환하여 촬영 대상물의 실제 3D 위치 정보를 얻을 수 있습니다.

3D Machine Vision
최근 머신 비전 분야에서는 일반 2D 영상에서 3D 정보를 추출하여 처리하고 측정 할 수 있는 Software 알고리즘이 상당히 보편화 되었습니다. 일반적인 FA 환경에 있어 2D 머신 비전으로는 대상물의 위치를 판단할 경우, 높이 값이 반영되지 않은 X와 Y좌표 정보만을 획득할 수 있어서 제품 형태 및 크기 정보를 이미 알고 있을 경우에는 제품의 종류를 구분하고 크기를 측정하는 데에 문제가 발생하지 않을 수 있으나, 다양한 종류의 높이를 가진 제품을 측정해야 할 경우에는 상품을 구분해야 하는 데에 문제가 발생합니다. 3D 비전 시스템은 통해 X와 Y좌표 위치 정보를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 높이 정보를 함께 획득할 수 있기 때문에 대상물의 정확한 형상 정보를 획득할 수 있습니다. 3D 머신 비전에는 스테레오 비전, 광 삼각법, Confocal 방식, TOF 및 Lidar 방식을 포함한 다양한 3D 기술을 활용하고 있습니다.

광 삼각법을 활용한 3D 스캐닝
레이저 광 삼각법을 활용한 3D 스캐닝 시스템 구성을 위해서 라인 레이저 혹은 포인트 레이저가 사용됩니다. 영상 획득 센서에서 레이저 광이 대상물에 조사된 이미지를 획득하고 광 삼각법에 기반하여 스캐너에서 대상물까지의 3차원 공간상의 거리를 계산해 낼 수 있습니다. 광 삼각법에 기반한 스캔을 위하여 레이저 광원과 영상 획득 센서 사이의 거리와 각도를 매우 정확하게 알고 있어야 합니다. 영상 획득 센서에서는 레이저가 대상물 표면에서 산란되는 영상을 획득하여 그 위치를 분석하여 대상물 표면으로부터 레이저 소스까지의 거리 및 위치를 획득할 수 있습니다.

패턴 구조광 조사를 활용한 3D 측정
패턴 구조광 조사를 활용한 3D 스캐너는 기본적으로 광 삼각법 기법을 활용하기는 하나 대상물에 레이저를 조사하는 대신 프로젝터를 활용하여 반복된 선형 패턴을 조사하고 영상에서 각 라인 패턴의 위치를 판별하여 스캐너에서 대상물 표면까지의 거리를 획득합니다. 기본적으로 영상의 레이저 라인을 보는 대신 대상물에 조사된 패턴의 edge를 측정하게 됩니다. 대상물의 3차원 형상 및 위치 정보를 측정하는 것은 레이저를 활용한 광 삼각법과 유사합니다.

Time of Flight를 기술을 활용한 3D 측정
Time of Flight 장치로 널리 알려진 레이저 펄스 기반 스캐너는 빛의 이동 시간을 측정하여 거리를 계산해내는 간단한 개념을 기반으로 개발되었습니다.
빛의 이동 속도가 매우 정확하고 안정적이라는 사실을 기반으로 레이저에서 조사된 빛이 대상물에 도달하고 다시 돌아오는 데에 걸리는 시간을 측정하여 센서로부터 대상물까지의 거리를 측정하는 기술입니다. 측정 스캐너 장치에서 출발한 펄스 레이저가 대상물 표면에서 반사되어 다시 센서로 돌아갈 때까지 정밀한 거리를 계산할 수 있도록 picoseconds 시간 단위를 측정 할 수 있는 정밀한 전자 회로가 사용됩니다.
일반적으로 측정기에서 나오는 레이저 빔을 회전하는 mirror에 반사시켜 스캐너 주변 360도 측정이 가능하도록 구성되어 있는 구성이 많이 있습니다.

레이저 간섭광의 위상차 측정을 활용한 3D 측정
레이저 간섭광의 위상차 측정을 활용한 3D 측정 장치는 Time of Flight를 측정하는 또 다른 방식의 접근이며, 기본적인 개념은 펄스 기반 3D 측정 시스템과 유사합니다. 레이저를 pulse 방식으로 조사하는 동시에 레이저 광의 세기를 modulation하여 스캐너에서 조사한 레이저와 대상물을 맞고 돌아오는 레이저의 위상 차이를 측정합니다.
대상물까지의 거리에 따라 변화되는 두 레이저 광 신호의 위상 차이에 의해 발생되는 beating 파형의 변화를 측정하는 방식으로 정밀한 거리 측정이 가능합니다.
신속하게 지원 드리겠습니다.


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