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KR102639910B1 - 차량 부품의 갭 및 플러시의 측정 방법 및 측정 터널 - Google Patents

차량 부품의 갭 및 플러시의 측정 방법 및 측정 터널 Download PDF

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KR102639910B1
KR102639910B1 KR1020227006606A KR20227006606A KR102639910B1 KR 102639910 B1 KR102639910 B1 KR 102639910B1 KR 1020227006606 A KR1020227006606 A KR 1020227006606A KR 20227006606 A KR20227006606 A KR 20227006606A KR 102639910 B1 KR102639910 B1 KR 102639910B1
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플라 헤수스 벨다
루이스 호르헤 브로토
로자노 호세 아리바스
쿠벨 마리아 호세 에스테베
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아이너스 시스템스, 에스.엘.유.
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Abstract

측정 터널을 이용하여 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정할 수 있는 방법이 개시된다. 이 방법은 차량의 인접한 두 부품의 에지 또는 단부의 좌표를 3D로 결정할 수 있다. 측정 터널(1)은 수 개의 비디오 카메라(2), LED 조명(22), 컨베이어(8), 차량(7)의 이동을 측정하는 위치 인코더(9); 측정 터널 구조체(12)의 고정점을 측정하는 토털 스테이션(11); 캘리브레이션 체스보드(3) 및 캘리브레이션 패턴(4); 비디오 카메라에 의해 촬상된 이미지, 차량의 컴퓨터 지원 설계 파일 및 에지 인식 알고리즘을 저장하는 처리 및 저장 수단(10)을 포함한다.

Description

차량 부품의 갭 및 플러시의 측정 방법 및 측정 터널
본 발명의 목적은 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법, 및 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위해 필요한 수단을 구비한 측정 터널이다.
본 발명의 목적은 이 방법에 의해 다른 차량 부품의 간격 및 플러시를 이들을 둘러싸는 것들에 대해 측정하는 프로세스를 자동화하는 것이다. 예를 들면, 차량 도어는 다른 도어, 펜더 등과 같은 도어를 둘러싸는 차량의 부품과 동일한 높이이어야 하는 주변 에지를 갖는다. 또한, 도어는 도어가 제대로 개폐되도록 매우 좁은 마진 내에서 특정 간격을 가져야 한다.
본 발명이 속하는 기술 분야는 차량 표면에 접촉시키지 않고 차량 표면에 적용되는 측정 장치 및 측정 방법의 분야이다.
현재 "갭 & 플러시"라고 알려진 측정 시스템은 측정을 수행(주로 최종 어셈블리에 대해)하도록 통합 3D 센서를 구비한 로봇을 종종 사용하는 자동 시스템이다. 고정된 센서를 구비한 시스템이 있지만, 이들은 정밀도가 부족하다. 또한, 휴대용 장치를 구비한 작업자가 측정할 차체의 지점 위에 계량기를 위치시키고, 플러시를 측정하기 위해 진동 방식으로 계량기를 이동시키는 수동 시스템도 있다.
작업자를 필요로 하는 시스템은 한 명의 작업자가 차량의 한 측으로부터 다른 측으로 이동해야 하기 때문에 느리고, 더욱이 측정 장치를 차량에 배치하면 차량의 도색에 영향을 미칠 수 있다.
로봇에 기반한 측정 시스템과 관련하여, 이들 시스템은: 고비용의 로봇, 보안 등으로 인해 설치하는데 비용이 많이 들고; 일반적으로 최종 조립을 수행하는 작업자의 경우와 같이 로봇 전문가가 아닌 사용자를 위해 구성하기 곤란하고; 높은 유지관리 비용을 갖고; 새로운 지점을 추가 또는 제거할 때, 로봇을 재프로그래밍해야 하기 때문에, 변화에 충분히 적응할 수 없고; 측정할 섹션의 수가 제한되고, 즉 로봇의 속도에 대한 의존도가 강하기 때문에 가능한 최대 섹션의 수가 존재하여, 물리적인 한계를 갖는 것과 같은 다수의 문제점을 갖는다.
따라서, 차량을 구성하는 부품의 갭 및 플러시를 추정하는 문제에 대해 완전히 자동화된 솔루션을 찾는 것이 소말될 것이다.
본 발명은 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법 및 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널을 개시한다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널이 개시된다. 측정 터널은 차량의 이미지를 촬상하는 비디오 카메라; 차량을 직선적으로 이동시키고 또한 측정 터널을 길이방향으로 통과하는 컨베이어; 차량의 이동을 측정하는 위치 인코더; 측정 터널 구조체의 고정점을 3차원으로 정밀하게 측정하는 토탈 스테이션; 캘리브레이션 패턴(calibration pattern)이 위치하여 있는 캘리브레이션 체스보드(calibration chessboard); 비디오 카메라와 동기화된 적어도 2개의 조명; 및 적어도 비디오 카메라로 촬상된 이미지, 차량의 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일 및 에지 인식 알고리즘을 저장하는 처리 및 저장 수단을 포함한다. 또한, 처리 및 저장 수단은 조명, 비디오 카메라, 컨베이어 및 위치 인코더에 연결된다. 마지막으로, 처리 및 저장 수단은 본 발명의 제 2 양태에서 정의될 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 방법의 단계를 실행하도록 적합화된다.
위치 인코더는 모터가 회전하는 동안 컨베이어를 이동시키고 또한 펄스를 생성하는 모터의 샤프트에 연결되는 펄스 발생기라는 점에 유의해야 한다. 본 발명에 있어서, 위치 인코더는 펄스가 길이의 치수로 변환되기 때문에, 차량의 운송 전반에 걸쳐 차량의 전진을 측정하는 데 사용된다.
측정 터널의 실시형태에 있어서, 캘리브레이션 패턴은 엇갈린 형태로 배열된 정사각형에 의해 형성된다. 부가적으로, 캘리브레이션 패턴은 데이터 행렬 코드 및 기준 마커(fiducial marker)를 포함한다. 데이터 행렬 코드 및 기준 마커는 행과 열의 수, 중앙 정사각형의 위치, 정사각형의 크기, 정사각형의 색상 등과 같은 캘리브레이션 패턴과 관련된 정보를 포함한다. 바람직하게는, 정사각형은 그 연결점을 결정할 때 대비가 더 크기 때문에 흑백이다.
측정 터널의 다른 실시형태에 있어서, 측정 터널은 측정 터널 내부를 보기 위한 조명 및 카메라를 지지하도록 역 U자 형상의 지지 구조체 및 전면 지지 구조체를 추가로 포함한다. 조명 및 비디오 카메라를 위한 이들 지지체는 측정 터널 내부에 있는 차량을 완전히 스캔할 수 있는 방식으로 비디오 카메라를 위치시키는 이점을 갖는다.
측정 터널의 다른 실시형태에 있어서, 조명은 400mm의 최소 길이를 갖는다. 부가적으로 또는 선택적으로, 조명은 LED 기술을 갖는다.
본 발명의 제 2 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태의 측정 터널과 관련된 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법이 개시된다. 차량 부품의 간격 및 플러시를 측정하는 방법은 다음 단계를 포함한다:
ㆍ비디오 카메라의 내부 파라미터 및 외부 파라미터를 계산함으로써 측정 터널에 포함된 비디오 카메라를 캘리브레이션하는 단계;
ㆍ측정 터널을 위한 공통 기준 시스템(SCE)을 구축하고 공통 기준 시스템 (SCE)에 비디오 카메라를 연결하는 단계;
ㆍ공통 기준 시스템(SCE)을 기반으로 차량의 적어도 4개의 기준점의 입체시에 의한 3D 좌표를 계산하여, 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 얻는 단계;
ㆍ3차원 차량 치수를 이용하여 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일로부터 차량 기준 시스템(SCV)을 기반으로 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 계산하는 단계;
ㆍ광반사의 부족이 광을 반사하는 에지 사이로 국한되도록, 차량의 부품으로부터 광을 반사하고 또한 차량 부품 사이의 갭 내에서 광을 반사하지 않는 적어도 2개의 조명으로부터 비디오 카메라와 동기화된 광빔을 발사하는 단계;
ㆍ비디오 카메라에 의해 반사가 부족한 차량 부품의 적어도 2개의 동기화된 2D 이미지를 촬상하고, 여기서 각 동기화된 2D 이미지의 식별자(ID)는 측정 터널에 대한 차량의 공간 위치와 연관되고, 또한 공통 기준 시스템(SCE)을 기반으로 식별자(ID)뿐만 아니라 각 에지의 X, Y 좌표를 계산하는 에지 인식 알고리즘을 적용하는 단계;
ㆍ동기화된 2D 이미지를 3D 이미지와 결합하는 단계로서, 여기서 3D 이미지에서의 에지는 공통 기준 시스템인(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 갖는 단계;
ㆍ하기 방정식을 사용하여, 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 3D 이미지의 에지의 X, Y, Z 좌표를 계산하는 단계:
SCV = 역(MR) × SCE
여기서, SCV는 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고; SCE는 공통 기준 시스템(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고; MR은 한 기준 시스템에서 다른 기준 시스템으로 이동하는 데 필요한 변환, 회전 및 스케일을 정의하는, 두 기준 시스템 간의 관계 행렬이고;
ㆍ차량 부품의 플러시 및 간격을 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 좌표 X, Y, Z의 에지 사이의 갭 거리로서 계산하는 단계.
예를 들면, 차량의 프론트 도어로부터 대응하는 차량의 펜더까지의 거리가 측정되어야 하는 경우, 섹션의 에지가 될, 조명에 의해 조사될 때 광을 반사하는 도어의 최종 지점에 의해, 또한 상기 섹션의 다른 에지가 될, 광에 의해 조사될 때 광을 반사하는 펜더의 최종 지점에 의해 결정되는 "섹션"(선)이 있다. 에지 사이의 부분은 광을 반사하지 않고, 차량 부품(도어 및 펜더) 사이의 거리를 3차원(갭 및 플러시)으로 나타낸다.
비디오 카메라의 캘리브레이션 단계에서 설명한 비디오 카메라의 캘리브레이션 프로세스는 내부 및 외부 파라미터를 계산하는 단계를 포함한다. 내부 파라미터를 계산하기 위해, 다음의 하위단계가 수행된다:
ㆍ적어도 데이터 행렬 코드 및 기준 마커를 포함하는 캘리브레이션 체스보드의 적어도 2개의 이미지를 촬상하는 단계;
ㆍ캘리브레이션 체스보드의 정사각형 크기, 행의 수 및 열의 수를 얻기 위해 데이터 행렬 코드를 디코딩하는 단계;
ㆍ데이터 행렬 코드에 기반하여 캘리브레이션 체스보드의 중심 정사각형을 결정하는 단계;
ㆍ중심 정사각형에서 시작하여 정사각형의 모든 연결을 계산하는 단계;
ㆍ정사각형의 연결, 비디오 카메라에 포함된 옵틱의 크기 및 비디오 카메라의 CCD의 셀 크기에 기반하여, 광학 중심, 초점 거리, 적어도 6개의 방사형 왜곡(K1-K6)의 파라미터 및 적어도 2개의 접선 왜곡(P1, P2)의 파라미터를 계산하는 단계.
또한, 외부 파라미터를 계산하기 위해, 차량의 갭 및 플러시를 측정하는 방법은 다음의 하위단계를 포함한다:
ㆍ적어도 하나의 비디오 카메라로 가시 가능한 위치 내에 있어서 측정 터널 내부에 캘리브레이션 체스보드를 위치시키는 단계;
ㆍo 토털 스테이션에 의해 측정 터널 구조체의 4개의 고정점을 측정하고;
o 토털 스테이션을 반복적으로 배치하여, 검사 터널의 내부를 통해 차량을 반송하는 차량 컨베이어에 대해 공통 기준 시스템(SCE)을 얻고;
o 캘리브레이션 체스보드 상에 위치된 적어도 12개의 보점을 측정하기 위해 공통 기준 시스템(SCE)에서의 토털 스테이션을 사용함으로써, 토털 스테이션에 의해 캘리브레이션 체스보드의 치수를 측정하는 단계;
ㆍ강체의 평가 및 변환을 이용하여 공통 기준 시스템(SCE)과 캘리브레이션 체스보드 간의 관계를 계산하는 단계;
ㆍ각 비디오 카메라에 의해 캘리브레이션 체스보드의 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계;
ㆍ각 비디오 카메라의 국소 좌표계를 계산하고, 공통 기준 시스템(SCE)으로의 국소 좌표계의 변환을 계산하는 단계.
비디오 카메라가 캘리브레이션되고, 공통 기준 시스템(SCE)이 구축되어, 비디오 카메라가 공통 기준 시스템(SCE)에 연결되면, 다음 단계는 공통 기준 시스템(SCE)에 기반한 차량의 4개 기준점의 입체시에 의한 3D 좌표를 계산하여, 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 얻는다. 차량의 4개 기준점에 대한 입체시에 의한 3D 좌표를 계산하기 위해, 하기 단계가 수행된다:
ㆍ측정할 4개의 기준점에 시각적으로 접근할 수 있는 차량의 측면당 2개의 비디오 카메라를 선택하는 단계;
ㆍ측정 터널과 관련하여 컨베이어 상에서의 차량의 동기화된 이동을 고려하여 차량 상에서 계산될 기준점을 선택하는 단계.
선택적으로, 2개의 선행하는 단계에 추가하여, 벡터 검색 알고리즘에 의해 후속하는 유사한 차량을 인식하도록 인식 패턴이 생성될 수 있다.
도 1은 차량 부품의 갭과 플러시를 측정하기 위한 측정 터널 및 과 그 내부의 차량을 도시한다.
도 2는 캘리브레이션 체스보드가 저부에 위치되어 있는 본 발명의 측정 터널을 도시한다.
도 3은 캘리브레이션 체스보드의 캘리브레이션 패턴을 도시한다.
도 4는 측정 터널의 4개의 고정점의 3D 좌표를 취하는 토탈 스테이션을 도시한다.
도 5는 비디오 카메라에 의한 차량의 4개의 기준점의 계산을 도시한다.
도 6은 4개의 기준점을 도시하는 투시도를 도시한다.
도 7은 공통 기준 시스템(SCE)과 차량 기준 시스템(SCV)를 도시한다.
도 8은 차량의 2개의 부품 사이의 갭과 플러시가 측정되는 차량을 도시한다.
도 9는 차량의 2개의 부품의 표면의 스윕과 2개의 에지 사이에 정의된 상기 표면에서의 불연속을 도시한다.
도 10은 차량의 2개의 부품 사이의 불연속의 2D 이미지 및 에지의 X, Y 좌표에 의한 2D로의 에지의 위치를 도시한다.
도 11은 차량의 2개의 부품 사이의 불연속 및 에지의 X, Y, Z 좌표에 의한 3D로의 에지의 위치를 도시한다.
본 발명의 실시형태는 도면과 관련하여 이하에 기재된다.
도 1은 차체의 임의의 두 지점 사이의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 본 발명의 측정 터널(1)을 도시한다. 도 1은 측정 터널(1)과 그 내부에 있는 컨베이어(8) 상의 차량 프레임(7)을 도시한다. 컨베이어(8)는 측정 터널(1)의 내부를 통해 차량(7)을 이동시킨다. 측정 터널(1)은 주로 비디오 카메라와, 이들 근처에 있는 LED 조명(22)으로서, 그 모두(2, 22)가 역 U자 형상의 지지 구조체(5)와 전면 지지 구조체(6)에 의해서도 지지된 LED 조명(22)으로 구성된다. 부가적으로, 측정 터널(1)은 차량 컨베이어(8), 위치 인코더(9), 및 처리 및 저장 수단(10)을 갖는다. 처리 및 저장 수단(10)은 본 발명에 개시된 방법의 단계를 실행할 뿐만 아니라 측정 터널을 구성하는 나머지 요소와 상호 연결하도록 설정된 프로세서 및 메모리이다. 또한, 위치 인코더(9)는 측정 터널(1)이 차량의 위치를 항상 알 수 있게 한다. 이것에 의해 후술하는 바와 같은 동기화된 이미지가 촬상될 수 있다.
차량 부품 간의 거리를 3D로 측정하는 프로세스를 개시하기 전에, 비디오 카메라(2)를 캘리브레이션할 필요가 있다. 비디오 카메라(2)의 캘리브레이션은 비디오 카메라의 내부 및 외부 파라미터를 계산하는 것으로 이루어진다.
내부 파라미터를 계산하기 위해, 캘리브레이션 체스보드(3)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 터널(1) 내부에 배치된다. 캘리브레이션 패턴(4)은 캘리브레이션 체스보드(3)의 표면 상에 위치하며, 그 형태는 도 3에 도시되어 있다. 캘리브레이션 패턴(4)은 체스보드와 유사한 엇갈린 형태로 교대로 있는 흑백 정사각형(4c)으로 구성된다. 캘리브레이션 패턴(4)은 데이터 행렬 코드(4a) 및 상이한 백색 정사각형에 배열된 기준 마커(4b)를 포함한다. 처리 및 저장 수단(10)은 내부 파라미터를 계산하기 위해 다음의 단계를 수행한다: 비디오 카메라(2)에 의해 캘리브레이션 패턴(4)을 갖는 캘리브레이션 체스보드(3)의 적어도 2개의 이미지를 촬상하는 단계; 정사각형(4c), 중심 정사각형(4d), 캘리브레이션 체스보드(3)의 행의 수 및 열의 수를 얻도록 데이터 행렬 코드(4a)를 디코딩하는 단계. 이전 정보를 사용하여, 처리 및 저장 수단(10)은 중심 정사각형을 기반으로 하여 정사각형의 모든 연결을 계산하고, 정사각형의 연결, 비디오 카메라에 포함된 옵틱의 크기 및 카메라의 CCD 셀의 크기를 이용하여, 내부 파라미터, 즉 광학 중심, 초점 거리, 적어도 6개의 방사상의 왜곡 파라미터(K1-K6) 및 적어도 2개의 접선 왜곡 파라미터(P1, P2)를 계산한다.
외부 파라미터와 관련하여, 캘리브레이션 체스보드(3)를 사용하는 것에 추가하여, 토탈 스테이션(11)은 도 4에 도시된 바와 같이 사용된다. 우선, 캘리브레이션 체스보드(3)는 적어도 하나의 비디오 카메라(2)로 가시 가능한 위치에서의 측정 터널(1) 내부에 위치된다. 그 다음, 토털 스테이션(11)에 의해 캘리브레이션 체스보드(3)의 크기가 측정된다. 이것은 측정 터널 구조체(1)의 4개의 지점 및 캘리브레이션 체스보드(3) 상에 위치한 12개의 지점의 반복 측정이 토탈 스테이션(11)에 의해 행해지는 공통 기준 시스템(SCE)(15)을 생성하는 것을 의미한다. 즉, 측정 터널(1)의 동일한 4개의 지점과 캘리브레이션 체스보드(3)에 위치한 12개의 지점은 측정 터널(1)에 관한 토털 스테이션(11)의 상이한 위치로부터 측정된다. 상이한 위치는 바람직하게는 차량이 컨베이어(8)를 통해 이동하는 위치이다. 즉, 측정 터널(1)의 4개의 고정점(12)과 캘리브레이션 체스보드(3) 상에 위치한 12개의 지점에서 측정한 치수 간의 관계에 의해 공통 기준 시스템(SCE)(15)이 생성될 수 있다. 공통 기준 시스템(SCE)(15)이 정의되면, 추후에 차량 부품의 한 에지의 3D 좌표를 결정할 수 있도록, 공통 기준 시스템(SCE)(15)에 대해 각 비디오 카메라(2)를 연결할 필요가 있다. 그렇게 하기 위해서는, 우선 강체의 변환 및 평가에 의해 공통 기준 시스템(SCE)과 캘리브레이션 체스보드 사이의 관계를 계산할 필요가 있다. 그 다음, 각 비디오 카메라(2)에 의해 촬상된 캘리브레이션 체스보드(3)의 적어도 하나의 이미지가 저장되고, 각 비디오 카메라(2)의 국소 좌표계가 계산되고, 마지막으로 국소 좌표계를 공통 기준 시스템(SCE)으로의 변환이 계산된다.
비디오 카메라(2)가 캘리브레이션되고 공통 기준 시스템(SCE)(16)이 구축되고, 비디오 카메라를 공통 기준 시스템(SCE)(16)에 연결되면, 다음의 단계: 공통 기준 시스템(SCE)을 기반으로 하는 차량의 4개의 기준점(15)의 입체시에 의한 3D 좌표를 계산함으로써, 도 5 및 6에 도시된 바와 같은 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 얻는 것으로 이루어지는 단계가 적용된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 차량(7)의 각 측면 상에는 2개의 비디오 카메라(2)가 기준점(15)의 이미지를 촬상하고, 공통 기준 시스템(SCE)(16)에 대한 기준점(15)의 3D 좌표를 얻는다. 따라서, 2개의 기준점(15)의 3D 좌표가 차량의 각각의 측면에 대해 하나씩 얻어진다. 동시에 또는 순차적으로, 차량의 각각의 측면 상에 하나씩 있는 다른 2개의 기준점(15)의 3D 좌표가 계산된다. 이것은 다른 2개의 기준점(15)의 이미지를 촬상할 수 있는 비디오 카메라(2)가 있는 경우, 동시에 수행되거나, 또는 2개의 비디오 카메라(2)가 다른 2개의 기준점(15)에 접근할 수 있을 때까지 컨베이어(8)에 의해 차량(7)을 이동시킴으로써 순차적으로 수행될 수 있다. 기준점(15)의 3D 좌표는 순차적으로 수행되는 경우 컨베이어(8)에 위치한 위치 인코더(9)에 의해 알려지는 이동을 제거하도록 교정 계수를 갖는다. 측정 터널(1)에서 검사될 후속 유사 차량에 대해 도 5 및 6에 대해 기재된 단계를 반복해야 하는 것을 회피하기 위해서, 처리 및 저장 수단(10)은 대비 벡터 검색 알고리즘을 통해 인식 패턴을 생성할 수 있다.
차량(7)의 4개의 기준점(16)의 3D 좌표가 공통 기준 시스템(SCE)(16)에 대해 계산되면, 공통 기준 시스템(SCE)(16)에 대한 차량의 4개의 기준점(15)의 3D 좌표 와 차량 기준 시스템(SCV)(17)(도 7)에 대한 차량의 동일한 4개의 기준점(15)의 3D 좌표 간의 상응 관계를 설정할 수 있어서, 3D로 차량의 치수/좌표를 포함하는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일에서 4개의 기준점을 위치를 찾아낼 수 있다. 즉, 비디오 카메라에 의해 계산된 각각의 기준점(15)의 각각의 하나와 CAD 파일로부터 추출된 동일한 기준점(15)의 각각의 하나의 사이에 상응 관계가 확립된다.
그 다음, 차량(7) 표면은 측정될 갭 구역(또는 섹션)(23)(도 8)을 검출하기 위해 표면의 스캔(25)(도 9)을 통해 분석된다. 구체적으로, 본 발명의 방법은 차량의 상이한 인접한 부품 사이에 생성되는 불연속의 에지(24)(도 9)의 3D 좌표를 계산한다. 그렇게 하기 위해, 광빔이 비디오 카메라(2)와 동기화된 조명(22)에 의해 발사된다. 광빔은 차량을 구성하는 부품으로부터는 광반사 및 상기 차량 부품들 사이의 갭(도 9 및 10에 있어서 에지(24) 사이의 공간)에서는 암흑(광반사 없음- 상세 확대도 10 참조)을 생성한다.
그렇게 하기 위해, 차량(7)의 여러 동기화된 2D 이미지(20)가 비디오 카메라에 의해 촬상된다(도 10). 차량은 컨베이어(8) 상에 있고, 측정 터널(1)과의 공간 관계는 위치 인코더(9)에 의해 알려지므로, 각각의 "동기화된" 이미지에 대해 이미지의 식별자(ID), 비디오 카메라의 공간 위치 및 차량의 공간 위치 사이에 직접적인 관계가 있기 때문에, 2D 이미지가 "동기화되었다"고 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 동기화된 2D 이미지(20)에 에지 인식 알고리즘이 적용되어, 처리 및 저장 수단은 공통 기준 시스템(SCE)에 기반하여 각 에지(24)의 X, Y 좌표(18)를 계산하고, 그것을 식별자(ID)와 연관시키고, 추가 처리를 위해 저장할 수 있다.
에지(18)의 여러 동기화된 2D 이미지(20)(적어도 2개)가 촬상되면, 동기화된 2D 이미지는 3D 이미지(21)와 결합되어 3D 이미지를 얻고, 여기서 3D 이미지에 있어서의 에지는 공통 기준 시스템(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표(19)를 갖는다. 우리는 차량 자체의 에지(24) 사이의 거리를 의미하는 2개의 차량 부품 사이의 거리를 계산하기 때문에, 공통 기준 시스템(SCE)의 3D 이미지의 에지의 X, Y, Z 좌표를 차량 기준 시스템(SCV)으로의 변환은 하기 방정식에 의해 계산된다.
SCV = 역(MR) × SCE
여기서, SCV는 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고; SCE는 공통 기준 시스템(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고; MR은 SCV 기준 시스템에서 SCE 기준 시스템으로 이동하는 데 필요한 변환, 회전 및 스케일을 정의하는 관계 행렬이다. 에지(19)의 3D 좌표(X, Y, Z)는 차량(7)의 도료 상에서 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 3D 이미지로 얻어진다.
1. 측정 터널;
2. 비디오 카메라;
3. 캘리브레이션 체스보드;
4. 캘리브레이션 패턴; 4a- 데이터 행렬 코드; 4b- 기준 마커; 4c- 정사각형; 4d- 중심 정사각형;
5. 비디오 카메라를 위한 역 U자 형상의 지지 구조체;
6. 전면 지지 구조체;
7. 차량;
8. 차량 컨베이어;
9. 위치 인코더;
10. 처리 및 저장 수단;
11. 토탈 스테이션;
12. 측정 터널 구조체의 고정점;
13. 사용하지 않음;
14. 사용하지 않음;
15. 차량 기준점;
16. 공통 기준 시스템(SCE);
17. 차량 기준 시스템(SCV);
18. 한 에지의 2D XY 좌표;
19. 한 에지의 3D XYZ 좌표;
20. 에지에 대한 동기화된 2D 이미지;
21. 에지에 대한 3D 이미지;
22. LED 조명;
23. 측정 섹션;
24. 섹션에서의 불연속 에지;
25. 차량 표면의 스캔;

Claims (7)

  1. 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 터널에 의해 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법:
    ㆍ비디오 카메라의 내부 파라미터 및 외부 파라미터를 계산함으로써 측정 터널에 포함된 비디오 카메라를 캘리브레이션하는 단계;
    ㆍ측정 터널을 위한 공통 기준 시스템(SCE)을 구축하고 공통 기준 시스템 (SCE)에 비디오 카메라를 연결하는 단계;
    ㆍ공통 기준 시스템(SCE)을 기반으로 차량의 적어도 4개의 기준점의 입체시에 의한 3D 좌표를 계산하여, 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 얻는 단계;
    ㆍ3차원 차량 치수를 이용하여 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일로부터 차량 기준 시스템(SCV)을 기반으로 각 기준점의 X, Y, Z 좌표를 계산하는 단계;
    ㆍ광반사의 부족이 광을 반사하는 에지 사이로 국한되도록, 차량의 부품으로부터 광을 반사하고 또한 차량 부품 사이의 갭 내에서 광을 반사하지 않는 적어도 2개의 조명으로부터 비디오 카메라와 동기화된 광빔을 발사하는 단계;
    ㆍ비디오 카메라에 의해 반사가 부족한 차량 부품의 적어도 2개의 동기화된 2D 이미지를 촬상하고, 여기서 각 동기화된 2D 이미지의 식별자(ID)는 측정 터널에 대한 차량의 공간 위치와 연관되고, 또한 공통 기준 시스템(SCE)을 기반으로 식별자(ID)뿐만 아니라 각 에지의 X, Y 좌표를 계산하는 에지 인식 알고리즘을 적용하는 단계;
    ㆍ동기화된 2D 이미지를 3D 이미지와 결합하는 단계로서, 여기서 3D 이미지에서의 에지는 공통 기준 시스템인(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 갖는 단계;
    ㆍ하기 방정식을 사용하여, 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 3D 이미지의 에지의 X, Y, Z 좌표를 계산하는 단계:
    SCV = 역(MR) × SCE
    여기서, SCV는 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고; MR은 관계 행렬이고, SCE는 공통 기준 시스템(SCE)에 연결된 X, Y, Z 좌표를 정의하는 행렬이고;
    ㆍ차량 부품의 플러시 및 간격을 차량 기준 시스템(SCV)에 연결된 좌표 X, Y, Z의 에지 사이의 갭 거리로서 계산하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 카메라의 교정 단계는 상기 내부 파라미터를 계산하기 위해 다음의 하위단계를 추가로 포함하는 측정 터널에 의해 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법:
    ㆍ적어도 데이터 행렬 코드 및 기준 마커를 포함하는 캘리브레이션 체스보드의 적어도 2개의 이미지를 촬상하는 단계;
    ㆍ캘리브레이션 체스보드의 정사각형 크기, 행의 수 및 열의 수를 얻기 위해 데이터 행렬 코드를 디코딩하는 단계;
    ㆍ데이터 행렬 코드에 기반하여 캘리브레이션 체스보드의 중심 정사각형을 결정하는 단계;
    ㆍ중심 정사각형에서 시작하여 정사각형의 모든 연결을 계산하는 단계;
    ㆍ정사각형의 연결, 비디오 카메라에 포함된 렌즈의 크기 및 비디오 카메라의 CCD의 셀 크기에 기반하여, 광학 중심, 초점 거리, 적어도 6개의 방사형 왜곡(K1-K6)의 파라미터 및 적어도 2개의 접선 왜곡(P1, P2)의 파라미터를 계산하는 단계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 카메라를 캘리브레이션하는 단계는 상기 외부 파라미터를 계산하기 위한 다음의 하위단계를 추가로 포함하는 측정 터널에 의해 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법:
    ㆍ적어도 하나의 비디오 카메라로 가시 가능한 위치 내에 있어서 측정 터널 내부에 캘리브레이션 체스보드를 위치시키는 단계;
    ㆍo 토털 스테이션에 의해 측정 터널 구조체의 4개의 고정점을 측정하고;
    o 토털 스테이션을 반복적으로 배치하여, 검사 터널의 내부를 통해 차량을 반송하는 차량 컨베이어에 대해 공통 기준 시스템(SCE)을 얻고;
    o 캘리브레이션 체스보드 상에 위치된 적어도 12개의 보점을 측정하기 위해 공통 기준 시스템(SCE)에서의 토털 스테이션을 사용함으로써, 토털 스테이션에 의해 캘리브레이션 체스보드의 치수를 측정하는 단계;
    ㆍ강체의 평가 및 변환을 이용하여 공통 기준 시스템(SCE)과 캘리브레이션 체스보드 간의 관계를 계산하는 단계;
    ㆍ각 비디오 카메라에 의해 캘리브레이션 체스보드의 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계;
    ㆍ각 비디오 카메라의 국소 좌표계를 계산하고, 공통 기준 시스템(SCE)으로의 국소 좌표계의 변환을 계산하는 단계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체시에 의한 3D 좌표를 계산하는 단계는 다음의 하위단계를 추가로 포함하는 측정 터널에 의해 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하는 방법:
    ㆍ측정할 4개의 기준점에 시각적으로 접근할 수 있는 차량의 측면당 2개의 비디오 카메라를 선택하는 단계;
    ㆍ측정 터널과 관련하여 컨베이어 상에서의 차량의 동기화된 이동을 고려하여 차량 상에서 계산될 기준점을 선택하는 단계;
    ㆍ대비 벡터 검색 알고리즘에 의해 후속의 유사한 차량을 인식하기 위해 인식 패턴을 생성하는 단계.
  5. 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널로서,
    상기 측정 터널(1)은,
    ㆍ차량(7)의 이미지를 촬상하기 위한 비디오 카메라(2);
    ㆍ차량(7)을 직선적으로 이동시키고 또한 측정 터널(1)을 길이방향으로 통과하는 컨베이어(8);
    ㆍ차량의 이동(7)을 측정하는 위치 인코더(9);
    ㆍ측정 터널(12)의 고정점을 측정하는 토탈 스테이션(11);
    ㆍ캘리브레이션 패턴(4)이 위치하여 있는 캘리브레이션 체스보드(3);
    ㆍ비디오 카메라(2)와 동기화된 적어도 2개의 조명(22);
    ㆍ적어도 비디오 카메라로 촬상된 이미지, 차량의 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일 및 에지 인식 알고리즘을 저장하고; 조명(22), 비디오 카메라(2), 컨베이어(8) 및 위치 인코더(9)에 연결되어 있고; 또한 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 방법의 단계를 실행하도록 적합화된 처리 및 저장 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 패턴(4)은 엇갈린 형태로 배열된 정사각형(4c)으로 형성되고; 데이터 행렬 코드(4a) 및 기준 마커(4b)를 추가로 포함하는 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 터널(1)은 측정 터널(1) 내부에 비젼 카메라(2) 및 조명(22)을 지지하도록 역 U자 형상의 지지 구조체(5) 및 전면 지지 구조체(6)를 추가로 포함하는 차량 부품의 갭 및 플러시를 측정하기 위한 측정 터널.
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