Kim, Joon-Yong;Kim, Hak-Jin;Shim, Sung-Bo;Park, Soo-Hyun;Kim, Jung-Hun;Kim, Young-Joo
Journal of Biosystems Engineering
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제41권4호
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pp.319-327
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2016
Purpose: Automated guidance systems (AGSs) for mobile farm machinery have several advantages over manual operation in the crop production industry. Many researchers and companies have tried to develop such a system. However, it is not easy to evaluate the performance of an AGS because there is no established device used to evaluate it that complies with the ISO 12188 standard. The objective of this study was to develop a tracking sensor system using five laser distance measurement sensors. Methods: One sensor-for long-range distance measurement-was used to measure travel distance and velocity. The other four sensors-for mid-range distance measurement-were used to measure lateral deviation. Stationary, manual driving, and A-B line tests were conducted, and the results were compared with the real-time kinematic differential global positioning system (RTK-DGPS) signal used by the AGS. Results: For the stationary test, the average error of the tracking sensor system was 1.99 mm, and the average error of the RTK-DGPS was 15.19 mm. For the two types of driving tests, the data trends were similar. A comparison of the changes in lateral deviation showed that the data stability of the developed tracking system was better. Conclusions: Although the tracking system was not capable of measuring long travel distances under strong sunlight illumination because of the long-range sensor's limitations, this dilemma could be overcome using a higher-performance sensor.
A new profile measurement sensor was developed for remote laser welding robots. A stripe laser and a vision camera are used in the profile sensor. A simple sensor guided control scheme using the developed sensor is also introduced. The sensor can be used to guide the welding head in the remote welding application, where the working distance reaches to 450mm. In experiments, the profile measurement and the seam tracking were carried out using the developed sensor.
Haoqi Luo;Yangliang Li;Junyu Zhang;Hao Zhang;Yunlong Wu;Qing Ye
Current Optics and Photonics
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제8권4호
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pp.355-365
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2024
Wavefront coding (WFC) imaging systems can redistribute the energy of an interference laser spot on an image plane sensor by wavefront phase modulation and reduce the peak intensity, realizing laser protection while maintaining imaging functionality by leveraging algorithmic post-processing. In this paper, a spiral axicon WFC imaging system is proposed, and the performance for laser protection is investigated by constructing a laser transmission model. An Airy disk on an image plane sensor is refactored into a symmetrical hollow ring by a spiral axicon phase mask, and the maximum intensity can be reduced to lower than 1% and single-pixel power to 1.2%. The spiral axicon phase mask exhibits strong robustness to the position of the interference laser source and can effectively reduce the risk of sensor damage for an almost arbitrary lase propagation distance. Moreover, we revealed that there is a sensor hazard distance for both conventional and WFC imaging systems where the maximum single-pixel power reaches a peak value under irradiation of a power-fixed laser source. Our findings can offer guidance for the anti-laser reinforcement design of photoelectric imaging systems, thereby enhancing the adaptability of imaging systems in a complex laser environment. The laser blinding-resistant imaging system has potential applications in security monitoring, autonomous driving, and intense-laser-pulse experiments.
본 논문에서는 빔 확산각 최소화를 통해 장거리에서 측정이 가능하도록 한 ToF 레이저 거리센서 광학계 설계에 대한 연구를 진행하였다. 거리센서는 장거리 측정 시 거리가 멀어질수록 레이저 빔의 확산각으로 인해 물체 표면에 도달하는 빔의 광량이 급격히 저하되며, 이로 인해 센서에 수신되는 광량도 감소되어 측정이 되지 않거나 측정 오차가 발생하게 된다. 일반적으로 빔 확산각을 최소화하는 광학계로 실린더 렌즈가 사용된다. 그러나 실린더 렌즈를 이용한 광학계는 광학계 크기가 커지는 문제뿐만 아니라 조립 공차의 어려움으로 인해 성능이 저하된다는 문제점이 있어 최근 비구면 렌즈를 사용하는 추세가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 실린더 렌즈를 이용한 광학계와 비구면 렌즈를 이용한 광학계의 광효율과 조립공차를 비교 분석하고자 한다.
This research describes a development of laser distance sensor with precise resolution even in the case that the object surface has some curvature. There are typical two methods in measuring the distance by using laser light source, so called time of flight and optic-triangular methods. Both methods have an advantage and a disadvantage each other. In general, the time of flight method produces wide range of the measurement, but low accuracy. The other method is vice versa. In this research, the optic-triangular methods with one-dimensional CCD cell are proposed to obtain the precise distance measure from the sensor the surface of the curved object ...
Demand for high-rising building has arisen. However, its maintenance is usually executed by labour. It could have a severe problem. We proposed a gondola robot to solve it. In this paper, we designed a height estimation sensor for this gondola. It is consist of pan-tilt unit, ARS sensor, and laser sensor. The pan-tilt unit keeps the laser sensor to indicate the gravity direction by referencing the ARS. The laser sensor's range is vertical distance from gondola to ground. However, if there is an obstacle under the gondola, the distance includes its height. To filter it out, we apply a Kalman filter for the height estimation. If the estimated height is changed extremely, the filter decides that there is an obstacle. Then, it remembers the height of obstacle. Other extreme changes of height estimations are reflected. The experimental results using the proposed sensor system show detail flow of the height estimation.
In this paper, the performance analysis of optics-based sensor node localization using ToF (Time of Flight) scheme is conducted. Generally, the position of the sensor node is calculated on the base station. And the base station scans neighboring sensor nodes with a laser. The laser which is reflected from one sensor node, however, can be reached to the base station at different angles according to the scanning resolution. This means that the error of the reached angle can increase and one node may be recognized as different nodes. Also the power of laser can decrease because the laser signal spread. Thus the sensor node which is located at a long distance from the base station cannot be detected. In order to overcome these problems which can be occurred in localization using ToF, the beam spot, the scanning resolution, the size of reflector and the power of laser at the sensor node were analyzed. It can be expected that the consequence of analysis can be provided in acquisition of accurate position of sensor node and construction of optics-based sensor node localization system.
When tracking small UAVs and drone targets in cloud clutter environments, MWIR sensors are often unable to track targets continuously. To overcome this problem, the SWIR sensor is mounted on the same gimbal. Target tracking uses sensor information fusion or selectively applies information from each sensor. In this case, parallax correction using the target distance is often used. However, it is difficult to apply the existing method to small UAVs and drone targets because the laser rangefinder's beam divergence angle is small, making it difficult to measure the distance. We propose a tracking method which needs not parallax correction of sensors. In the method, images from MWIR and SWIR sensors are captured simultaneously and a tracking error for gimbal driving is chosen by effectiveness measure. In order to prove the method, tracking performance was demonstrated for UAVs and drone targets in the real sky background using MWIR and SWIR image sensors.
Kim, Chang-Hyun;Choi, Tae-Yong;Lee, Ju-Jang;Suh, Jeong;Park, Kyoung-Taik;Kang, Hee-Shin
한국산업융합학회 논문집
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제22권4호
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pp.447-457
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2019
The intelligent sensory system is required to ensure the accurate welding performance. This paper describes the development of an intelligent vision sensor for the robotic laser welding. The sensor system includes a PC based vision camera and a stripe-type laser diode. A set of robust image processing algorithms are implemented. The laser-stripe sensor can measure the profile of the welding object and obtain the seam line. Moreover, the working distance of the sensor can be changed and other configuration is adjusted accordingly. The robot, the seam tracking system, and CW Nd:YAG laser are used for the laser welding robot system. The simple and efficient control scheme of the whole system is also presented. The profile measurement and the seam tracking experiments were carried out to validate the operation of the system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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