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머신비전 시스템에서 레이저 정밀 가공을 위한 렌즈 수차 보정 방법
The Lens Aberration Correction Method for Laser Precision Machining in Machine Vision System 원문보기

디지털정책연구 = The Journal of digital policy & management, v.10 no.10, 2012년, pp.301 - 306  

박양재 (가천대학교 IT대학 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문은 머신비전시스템에서 정확한 이미지 획득을 위한 방법을 제안한다. 각종 렌즈에서 요구되는 가장 중요한 기능으로는 실물과 동일한 고품질의 결상을 구현하는 광학적 역할이다. 그러나 머신비전시스템의 입력부에서는 렌즈의 수차로 인하여 왜곡현상이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실세계 좌표계와 영상 좌표계 간의 변환 관계를 정의해주는 매핑 기능으로, 행렬연산을 통하여 두 좌표간의 거리를 계산하여 정확한 위치를 지정하게 된다. 레이저 정밀 가공작업에서도 Galvanometer를 사용하면 비구면 초점 렌즈에 의하여 발생되고 있는 렌즈 수차를 보정하여야 가공 오차를 개선 할 수 있다. 비구면 렌즈의 수차는 2차원 곡선의 형태를 가지고 있으나, 기존의 렌즈 보정 방법인 선형방법은 매우 많은 점들을 검사하여 보정시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 가공장비에서 렌즈의 수차로 인하여 발생하는 가공오차를 감소시키기 위하여 Bilinear interpolation 기법을 적용하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 기존 선형방법과 비교하여 위치 오차의 평균값과 표준편차가 향상되었음 실험을 통하여 입증하였으며 실제 레이저 응용업무에 적용하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We propose a method for accurate image acquisition in a machine vision system in the present study. The most important feature is required by the various lenses to implement real and of the same high quality image-forming optical role. The input of the machine vision system, however, is generated du...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 레이저 스캐너를 이용한 레이저 정밀 가공 장비에서 렌즈의 수차로 인하여 발생하는 가공 오차를 줄이기 위한 방법으로 기존의 직선 보간법으로 보정을 진행하였을 때 상당히 오랜 시간이 소요되는 것을 제안된 Bilinear interpolation 기법을 적용하여 보정하는 알고리즘을 사용하여 2.14배 보정시간을 단축하는 효과를 얻었으며, 위치의 정확성도 향상되어 가공 오차를 감소 시킬 수 있는 방법을 제안 하였다. 제안 알고리즘을 적용한 실험에서 실제 가공되어야 하는 도면상의 위치와 가공된 위치와 오차를 측정하여 오차들의 평균값과 표준편차가 실험결과와 같이 향상 되었음을 나타내었다.
  • 직선 보간법에서 수많은 점들을 나눌 수가 없는 점을 감안하여 본 논문에서는 비구면 렌즈에서 발생되는 구면 수차를 제거하기 위한 방법으로 공간상의 한 점 P는 영상에서 점 p 위치에 결상된다. 그러나 실제로는 완전한 카메라 모델로 만족하지 못하기 때문에 렌즈의 왜곡에 의해 변형된 점 p’의 위치에 결상이 되게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Laser 공정의 장점은 무엇인가? 일상생활에서 자주 볼 수 있는 Barcode, Serial Number 및 Character 등의 Laser Marking Machine에서부터 반도체 Drilling Machine, Cutting Machine, 의료 분야 , 태양광 분야, 이동통신 분야 등 이제는 Laser Application 적용되지 않은 분야는 없다고 해도 과언이 아니다. Laser 공정은 기존의 화학공정 및 물리적인 공정에서 발생 할 수 있는 유해 가스 및 환경오염을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있어 전 세계적인 정책으로 발전이 되어 가고 있다.
렌즈는 설계 방법에 따라 어떻게 나뉘는가? 렌즈는 설계 방법에 따라 구면 렌즈와 비구면 렌즈로 나뉠 수 있으며, 구면 렌즈는 표면이 구형태이며, 비구면렌즈는 표면이 평면의 형태이다. 현재 대부분의 광학계는 고기능, 고품질 광학계의 필요성과 소형화의 추세로 인하여 구면 렌즈 광학계에서 비구면 렌즈 광학계로 변화되고 있으며, 비구면 렌즈 광학계는 초점 집광 성능을 향상시켜 구면 수차를 제거 하고 복잡한 렌즈 조합을 필요로 하지 않으며 높은 투과율이 얻어지는 등의 많은 장점을 가지고 있다.
비구면 렌즈 광학계의 단점은 무엇인가? 현재 대부분의 광학계는 고기능, 고품질 광학계의 필요성과 소형화의 추세로 인하여 구면 렌즈 광학계에서 비구면 렌즈 광학계로 변화되고 있으며, 비구면 렌즈 광학계는 초점 집광 성능을 향상시켜 구면 수차를 제거 하고 복잡한 렌즈 조합을 필요로 하지 않으며 높은 투과율이 얻어지는 등의 많은 장점을 가지고 있다. 반면 설계 및 제작 상에 어려움을 가지고 있다. 각종 렌즈에서 요구되는 가장 중요한 기능으로는 실물과 동일한 고품격의 결상을 구현하는 광학적 역할을 들 수 있다.
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