오늘날 레이저는 광통신망을 통한 인터넷 전송과 같은 통신분야, 반도체에서의 포토리소 그라피와 같은 제조 및 가공분야, 분광분석 및 원자력간 현미경과 같은 계측분야 등 다양한 영역에서 산업 및 과학기술 발전을 위해 필수불가결한 도구가 되었으며, 레이저의 응용은 앞으로 첨단기술 분야를 중심으로 지속적으로 확대되어 갈 것으로 기대된다. 이와 같이 첨단기술의 핵심요소인 레이저 및 이의 응용에 필요한 기초광학에 대한 이해는 관련기술의 발전과 폭 넓은 응용기술 개발을 위해 필수적인 것으로 사료된다.
한국신호처리시스템학회 2001년도 하계 학술대회 논문집(KISPS SUMMER CONFERENCE 2001
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pp.85-88
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2001
레이저 거리측정기는 레이저를 이용한 거리측정 방법으로 레이저송수신펄스의 시간차로부터 거리를 측정하는 방법이다. 본 연구에서는 송광부, 수광부, 제어모듈 통의 하드웨어로 시스템을 구성하고, 거리측정의 오차를 보정 알고리즘을 사용하여 거리를 계측하는 80196 기반의 거리측정기를 개발하였다.
본 연구에서는 레이저 계측시스템을 이용하여 복합재료 구조물의 실제결함을 검출하였다. 다양한 하중을 적용하여 충격에 의한 복합재료 적층판의 층간분리, 하니컴 구조에서의 접착분리, 복합재료 적층판의 자유단 층간분리, 그리고 접착조인트 구조의 접착부위 접착부위와 같은 네 종류의 시험편을 제작하였고 ESPI와 전단 간섭계의 레이저 계측시스템으로부터 결함을 검출하였다. 열하중 방법을 통하여 시험편의 표면에 변형을 쉽게 일으켜 결함을 검출하였다. 실험결과 복합재료 구조물의 실제결함을 ESPI와 전단 간섭계로부터 쉽게 검출하였으며 더 나아가 ESPI와 전단 간섭계로부터 다양한 종류의 복합재료 구조물의 결함을 검출하는데 있어서 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
기존의 크리스탈 주파수 발진기는 주파수를 자유롭게 변경하지 못할 뿐만 아니라 이들 사이의 동기화에 대한 어려움이 존재한다. 이를 극복하는 새로운 디지털 복조 회로(DDC; Digital Demodulation Circuit) 시스템을 제안하고 이를 구현하였다. 구현한 디지털 복조 회로는 소수점 두 자리까지 자유롭게 주파수를 생성할 수 있다. 또한 레이저 거리 계측기에서 사용하는 많은 소자들이 요구하는 주파수 클록 생성과 오차 저감이 가능하여 고정밀 거리 측정이 가능한 시스템에 적용할 수 있다.
광기술 발전의 핵심적인 역할을 수행하는 분야는 광 계측기로 우리나라의 경우 일반 계측기기는 선진국과 큰 차이를 보이지 않고 있으나, 광계측기기를 포함한 정밀계측기기 분야에서는 뒤처지고 있는 것이 사실이다. 현대 IT 산업기술의 특징은 부품 및 반도체 소자들은 계속 고집적.고밀도로 발전하고 있으며 하드 디스크나 필름 등 기록매체도 더욱 섬세한 단위로 내려가고 있고 각종 기계공학도 더욱 매끄러운 표면처리와 정밀성을 추구하고 있다. 이러한 나노테크놀로지를 선도하기 위해서는 광학분석, 레이저 측정, 이미지 프로세싱 등 나노미터 단위의 가공 또는 계측 등을 지원할 수 있는 기기의 지원이 필수적이다.
터널공사의 필요에 따라 그 시공방법은 많은 발전을 해왔으나 아직도 시시각각으로 일어나는 터널 공사중의 사고는 조속히 극복해야할 과제다, 이러한 위험요소를 빨리 발견하고 대비하기 위해서는 계측의 정확성과 신속성이 요구되고 있으나 아직도 천단침하 및 내공변위 계측에 줄자, 레벨 또는 Total Station 등을 이용하는 일반적인 측량방법에 의존하고 있다.터널의 변형계측을 위한 일반측량방법은 사람이 직접 그 측점에 접근해야하며, 관측에 시간이 많이 소요되고, 관측하는 기술자의 능력에 따라 큰차이가 있을 수 있는 등 여러 문제점을 안고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고밀도레이저 측량기법인 3D Laser Scanning을 이용하여 터널의 천단침하및 내공변위를 기존의 Total Station 측량기법보다 더 경제적이고 정밀하며, 신속하게 측정할 수 있는 기법을 제시하므로서 3D Laser Scanning을 이용한 터널계측의 발전과 향후 무인 자동 계측시스템의 개발에 이바지 하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 논문은 레이저 비젼 센서를 이용하여 측정 대상의 3차인 위치 정보를 측정하기 위한 방법을 제안하였으며, 이를 이용한 측정 시스템을 개발하였다. 레이저센서는 물체의 평면방정식을 찾기 위해 사용되었으며, 측정된 물체의 평면의 방정식과 Camera를 이용한 물체 위치 정보와 함께 측정 대상의 3차원 정보를 얻는다. 이러한 고정밀 고속 계측을 위한 레이저 모듈 및 소프트웨어를 개발하고 전용 JIG장치에 의하여 측정하던 방식을 Robot과 Laser Vision Sensor를 이용하여 자동으로 측정하는 시스템을 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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