Laser Vision Camera를 이용한 Robot 및 Camera System의 Calibration 방법론 연구
Study on Calibration Method for Robot/Camera System using Laser Vision Camera
초록/요약
Robot 및 Camera System 은 Laser Vision Camera를 Robot Mount 에 부착하여 로봇이 이동하면서 측정 대상물을 측정하는 시스템을 말한다. 이 System은 Robot Kinematics적인 오차와 측정 대상물 위치 및 자체의 오차 때문에 측정 결과에 이 모든 Error 가 반영되어 나온다. 본 논문의 목적은 System의 기구학적 Parameter를 정의하고 측정을 통하여 실제 System에 가장 잘 맞는 Parameter를 찾아내는 System Identification 과정인 Calibration과 측정 대상물의 CAD data와 측정 data를 일치시키는 작업으로 측정 대상물과 측정 장치 사이의 오차를 보정하는 Localization을 통하여 Robot 및 Camera System의 Error를 Software 적으로 보정하는 것이다. 이를 위하여 Robot 및 Camera System의 각 구성요소에 대하여 기구학적인 Parameter를 정의하고 이를 통하여 Robot 및 System의 기구학적 관계를 알아내었다. Calibration 방법론을 적용하여 실제 System의 Parameter를 얻는 방법과 Localization을 이용하여 Robot 및 Camera System의 Error를 Software 적으로 보정하는 방법론을 제시하였다. 또한 Laser Camera System을 구성하고 System 자체적으로 Calibration 측정을 위한 방법을 제시하였다. 제시한 방법론의 검증을 위해 Simulation Tool을 이용하여 System의 기구학적 Parameter를 정확히 찾아내는가를 실험을 통해 검증하였고 실제 산업용 Robot과 Laser Vision Camera로 System을 구성하여 실제 System이 Calibration을 통해 측정 System으로 정밀도를 가지는 가를 확인하였다. 이를 통해 실제 System의 정밀도 향상이 가능함을 보여주었다.
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목 차
1장 서 론
1. 1. 연구의 배경 6
1. 2. 연구의 목적 6
1. 3. 연구의 내용 6
2장 Robot 및 Camera System의 정의
2. 1. Robot 및 Camera System 의 구성 및 정의 8
2. 2. System Modeling 9
2. 3. Robot Modeling 11
2. 3. 1. Robot Link 좌표계 설정 및 변환 관계 11
2. 3. 2. Robot Modeling 및 좌표 변환 관계 13
2. 3. 2. 1 Kinematics Model : Bar4 Type 13
2. 3. 2. 2 Kinematics Model : SERIAL Type 15
3장 System Calibration
3. 1. 개 요 17
3. 2. Robot 및 Camera System의 측정 17
3. 2. 1. Case 1 : 획득 data의 개수가 2개일 때 18
3. 2. 2. Case 2 : 획득 data의 개수가 3개일 때 19
3. 3. Model Parameter 추정 알고리즘 20
3. 4. Robot 및 Camera System Calibration 실험 26
3. 4. 1. Calibration 실험 개요 26
3. 4. 2. 실험 방법 및 사용 장비 26
3. 5. Calibration 실험 결과 30
3. 5. 1. 획득 data의 개수가 2개일 때의 실험 결과 30
3. 5. 2. 획득 data의 개수가 3개일 때의 실험 결과 35
4장 Localization을 이용한 측정대상물의 오차 추정
4. 1. Localization의 개요 40
4. 2. CAD 상의 data와 측정 data의 기준 일치 41
4. 3. Localization 후의 오차 42
4. 4. Localization 실험 42
4. 4. 1. Localization 실험 개요 43
4. 4. 2. Localization 실험 결과 43
5장 결 론 44
Appendix
A. Laser Vision Camera의 측정 원리 및 방법 45
A. 1. Laser Vision Camera 의 측정 원리 45
A. 2. Laser Vision Camera 의 Edge Point 측정 방법 47
B. 측정 Jig 50
B. 1. 측정 Jig의 선정 50
B. 1. 1 Hole 측정 Jig 50
B. 1. 2 Line 측정 Jig 51
B. 2. 측정 Jig 상의 Line data 정의 51
참고문헌 53
Abstract 55
