2 자유도 레일 장치의 모델링 및 캘리브레이션 연구

Abstract

레이저 트래커는 반구 형상의 타겟(리플렉터)에 레이져 빔을 발산하여, 타겟의 중심위치를 정밀하게 측정할 수 있는 장치로서, 레이저 트래커 기준좌표계 [L]에 대한 타겟의 중심 위치을 계산해 준다. 만일 레이저 트래커를 이동시키면서 대상물들을 측정해야 한다면, 레이저 트래커의 기준좌표계, 즉 측정 기준좌표계 [L]가 이동되는 것이다. 모든 측정 데이터가 하나의 월드 좌표계 에 대하여 표현 되어야하기 때문에, 이 월드 좌표계 에 대한 이동된 측정좌표계 [L]의 위치/방향을 정밀히 알아내야한다.

본 연구에서는 첫 번째, 다수의 타겟(리플렉터)들을 고정된 벽에 부착시키고, 이를 이용하여 벽에 고정된 월드 좌표계[World] 를 정의하였다. 그리고, 이동된 레이저 트래커에서 이들 벽에 고정된 다수의 타겟들의 위치를 측정함으로써, 월드 좌표계[World] 에 대한 이동된 측정좌표계의 위치 및 방향을 정밀히 알아내는 방법을 연구하였다.

두 번째로는, 레이저 트래커를 이동시키는 장치가 2 자유도 레일인 경우, 2 자유도 레일의 이동 명령(L1,L2) 의 값에 따라 레이저 트래커 이동 위치/방향이 변할 것이다. 만약 월드 좌표계[World] 에 대한 이동된 레이저 트래커의 위치/방향을 정밀히 계산 할 수 있다면, 이동된 레이져 트래커의 위치에서 측정할 4개의 타겟들의 위치를 계산할 수 있으며, 레이져 트래커에게 측정할 위치를 알려줌으로써, 그 측정을 자동화 시킬 수 있다. 즉, 이동된 레이저 트래커에서 벽에 고정된 타겟들의 위치 측정을 자동화 하기 위해서는 월드 좌표계[World] 에 대한 레일에 의해 이동된 레이저 트래커의 위치 및 방향을 정밀히 계산할 수 있어야한다. 이를 위해 2 자유도 레일의 기구학적 켈리브레이션 방법을 제시하고, 시뮬레이션을 통한 실험을 수행하였고 그 타당성을 입증하였다.