본 논문에서는 마커 인식과 레이저 센서를 이용하여 드론과 모듈 로봇 간의 상호작용이 가능하며 도킹 가능한 드론을 설명한다. 모듈 로봇은 4족 로봇으로 4개의 다리를 이용하여 보행이 가능하며 스스로 장애물 회피 등의 지능적 행동이 가능하다. 연구에서는 1대의 카메라를 이용하여 마커 인식을 하고 레이저 센서 송수신을 통하여 모듈 로봇과의 상호작용이 가능함을 보인다. 실험은 마커 인식과 레이저 센서를 융합하였을 때의 도킹 성공률이 뛰어났다는 결과를 보이며 드론의 페이로드가 다른 상황에서도 안정적인 결과를 보여 영상이나 방범, 농업 분야에서 특수한 기술을 갖는 로봇을 드론과의 도킹을 통해 다른 모듈화 된 로봇들과 교체하여 실효성을 극대화 시킬 수 있을 것이다.
The usage of beam scanning type laser marker is rapidly increasing in the field of semiconductor equipment. A device called ″beam adjuster″ is employed to adjust the visible diode laser, which points the marking position for various setting. The device is very sensitive to manufacturing tolerance and assembly condition. Axiomatic approach has been applied to the design of the device. An existing design is analyzed based on the Independence Axiom. The existing design is found to violate the axiom. Two new designs are proposed to satisfy the Independence Axiom. The Information Axiom is utilized to evaluate the designs. A design is selected to have the minimum information content. The significance of this research is that a full cycle of axiomatic design is applied to a real engineering product.
Axiomatic Design has been developed as a general design framework during past two decades and TRIZ has been developed for a design tool over 50 years. Axiomatic design is quite excellent in that the design should be decoupled. When a design matrix is established, the characteristics of the design are identified concerning the coupling properties. If the design is coupled, a decoupling process should be found. However, axiomatic design does not specifically indicate how to decouple. In this paper, a design method is developed to use TRIZ in the decoupling process. The decoupling ideas are extracted from the substance field analysis and various methods in TRIZ. The mettled is applied applied to the conceptual design of a beam splitter for the laser marker and the results are analyzed.
본 연구에서는 방사선사를 포함한 레이저, 갠트리 및 온-보드 영상장치의 총체적 셋업의 정확성을 평가하고자 하였다. 경험이 많은 방사선사에게 매일 아침 마커블록을 카우치의 Lock bar 시스템에 고정하고 마커블록을 레이저 중심에 맞추도록 하였다. 71일간 마커블록을 2D/2D 정합으로 위치를 보정하기 위하여 $0^{\circ}$ and $270^{\circ}$ 각도에서 한 쌍의 kV 영상을 획득하였다. 정합이 되었을 때 원격으로 카우치를 조정하여 셋업에러를 보정하고 보정 값은 저장하였다. 상하방향(vertical)과 앞뒤방향(longitudinal) 평균오차를 분석한 결과 상하방향은 0.65, 앞뒤방향은 0.66으로 나타났으며 반면에 좌우방향(lateral)은 0.01으로 나타났다. 상하방향과 앞뒤방향의 p 값은 모두 0.00으로 통계적으로 유의하게 나타났으며, 좌우방향에서는 p 값이 0.829로 나타나 계통오차를 발견하기 어려웠다. 총체적 셋업평가방법은 일간으로 시행하기에 유용하고 편리하였다. 그러나 계통오차를 줄이기 위해서 여전히 레이저와 OBI의 일간 점검은 필요하다.
본 연구에서는 사람을 대신하여 험난한 지형에서 위험작업을 수행이 가능한 지상로봇과 짧은 시간 안에 원거리 비행이 가능한 드론과의 결합을 통해 위험 상황에서의 효과적인 협업이 가능한 시스템을 구현하였다. 최근 관련 연구는 드론을 수용할 수 있는 무인지상차량이나 4족 로봇에 관한 연구가 있었으나 전체 가용 시간의 장점에 비해 대규모 로봇을 필요로 하여 현장에서 적용하기엔 어려움이 있었다. 본 논문에서는 경량 드론에 장착된 임베디드 웹캠과 영상처리 알고리즘을 사용하여 객체의 한 유형인 마커를 Canny Edge 알고리즘 및 특정한 Template matching 방법을 통하여 비행 중 실시간 검출한 결과를 보여주며, 지상로봇위에 표시된 마커의 2차원적 위치 정보 획득과 레이저 센서를 이용한 상대거리 확보를 융합하여 지상로봇과 드론간의 도킹을 구현하는 시스템을 제안하였다. 실험을 통하여 제안된 시스템은 50회의 도킹 시도에서 95%의 도킹 성공률을 보였으며 6가지의 Template mateching 방법 중 시스템에 적용할 수 있는 2가지의 템플릿 매치 방법을 제시하였다.
본 연구는 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 안면 입체영상을 재구성할 때 스캔각도와 횟수에 따른 입체영상의 정확도를 평가하고자 시행되었다. 사람의 얼굴형상을 한 두부 마네킹 10개를 대상으로 안면에 마커를 부착하고 비접촉식 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 정면, 정면에 대해 각각 좌우 20도, 45도, 60도 측방면을 스캔하고 좌우 20도 측방면을 스캔한 2가지 영상, 정면과 좌우 20도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 좌우 45도 측방면을 스캔한 2가지 영상, 정면과 좌우 45도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 정면과 좌우 60도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 정면과 좌우 20도, 60도 측방면을 스캔한 5가지 영상 등 6가지 방법으로 3차원 역설계 소프트웨어 프로그램을 이용하여 재구성한 각 방법에 따른 입체영상에서 마커간 거리를 측정하고 마네킹에서의 실측치와 비교하였다. 마네킹 실측치에 대한 레이저 스캔영상 계측치의 확대율은 0.14 - 0.26%로 나타났다. 좌우 20도 측방면을 스캔한 경우, 정면과 좌우 20도 측방면을 스캔한 경우와 좌우 45도 측방면을 스캔한 경우는 여러 계측치가 실측치와 차이를 보인 반면, 정면과 좌우 45도 혹은 정면과 좌우 60도 측방면을 스캔한 경우와 정면과 좌우 20도와 60도를 스캔한 경우는 한 계측치 (Pn-Pg')를 제외한 모든 계측항목에서 실측치와 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 본 연구 결과는 스캔각도와 횟수가 안면 입체영상의 정확도에 영향을 미치는 것을 의미하며 정확한 재구성을 위해서는 좌우 45도 이상의 측방면을 스캔 하는 것이, 그리고 정면을 포함하여 최소 3개의 영상을 이용하여 합성하는 것이 바람직함을 시사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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