• 한국광학회지
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• 제22권3호
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• pp.151-158
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• 2011

본 논문에서는 반사형 장거리 정밀 변위 감지기용 광학계를 설계하고 실제 구성을 해 봄으로써 작동 성능을 측정한 결과를 소개하고자 한다. 10 m ~ 250 m 거리에 있는 교량 및 건축물 등의 진동 및 변위를 감지하는 장거리 변위 감지기용 광신호 송신 및 수신용 광학계를 설계하고, 관측 거리에 따라 관측 대상체에 다양한 반사광학계를 설치하여 실제 제작된 변위 감지기의 변위 감지 분해능을 측정하였다. 광신호 송신부는 두 개의 850 nm 파장대 LED와 수렴광학계로 구성되고, 수신부에서는 위치 센서(PSD: Position Sensitive Detector)와 망원형 수렴광학계가 사용되었다. 관측 대상체의 거리에 따라 10 m 거리에서는 0.1 mm 변위 분해능과 250 m 거리에서는 3 mm 이하의 변위 분해능이 가능함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.160-166
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• 2006

본 연구에서는 광섬유 FBG 센서를 이용, 곡률반경을 고려한 이 방향 변위(Two-Way Displacement)를 측정하여 변형각을 환산함으로써 상대좌표를 구하는 알고리즘을 정립하였으며 이를 이용하면 작은 변형에 대해서도 매우정확하게 상대변위를 구할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 확인하기 위해 4.5m높이의 H형강에 고안된 이 방향 광섬유센서를 부착하여 횡 방향으로 외력을 가해서 발생한 변위를 수준측량과 일반적인 전자식 변위계로 동시에 측정하여 각각의 측정성능을 비교분석하였다. 그 결과, 광섬유센서의 분해능은 다른 센서시스템에 비해 월등하였으며 이차원 상대좌표의 측정이 가능함을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제14권3호
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• pp.260-265
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• 2003

미세하게 진동하는 물체의 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있는 광학계를 설계하고 제작하였다. 도플러효과에 의한 방법과는 달리, 하나의 볼록렌즈를 이용하여 물체 표면에 비스듬하게 입사하여 물체 표면에서 반사되는 광점의 위치 변화를 PSD(position-sensitive detector)로 검출하였다. 이러한 방법으로 전체적인 장비의 크기를 작게 하였고 빠른 응답 속도를 구현하였다. 본 장비는 $\pm$1.0 $\mu\textrm{m}$의 분해능을 나타내었으며, 스피커의 진동 실험 및 CD-ROM안에서 회전하는 C교의 진동을 측정하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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• pp.50-50
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• 2000

In this paper, a new measuring system is :proposed which can measure the fine 6-DOF displacement of rigid bodies. Its measurement principle is based on detection of laser beam reflected from a specially fabricated mirror that looks like a triangular pyramid having an equilateral cross-sectional shape. The mirror has three lateral reflective surfaces inclined 45$^{\circ}$ to its bottom surface. We call this mirror 3-facet mirror. The 3-facet mirror is mounted on the object whose 6-DOF displacement is to be measured. The measurement is operated by a laser-based optical system composed of a 3-facet mirror, a laser source, three position-sensitive detectors(PSD). In the sensor system, three PSDs are located at three corner points of a triangular formation, which is an equilateral triangular formation tying parallel to the reference plane. The sensitive areas of three PSDs are oriented toward the center point of the triangular formation. The object whose 6-DOF displacement is to be measured is situated at the center with the 3-facet mirror on its top surface. A laser beam is emitted from the laser source located at the upright position and vertically incident on the top of the 3-fatcet mirror. Since each reflective facet faces toward each PSD, the laser beam is reflected at the 3-facet mirror and splits into three sub-beams, each of which is reflected from the three facets and finally arrives at three PSDs, respectively. Since each PSD is a 2-dimensional sensor, we can acquire the information on the 6-DOF displacement of the 3-facet mirror. From this principle, we can get 6-DOF displacement of any object simply by mounting the 3-facet mirror on the object. In this paper, we model the relationship between the 6-DOF displacement of the object and the outputs of three PSDs. And, a series of simulations are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed method. The simulation results show that the proposed sensing system can be an effective means of obtaining 3-dimensional position and orientation of arbitrary objects.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.203-206
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• 2001

This paper presents a straightness measurement system for flat and long workpieces. The measurement system consists of a laser optical unit, a CCD camera and processing system, and a carrier system with a stylus. The carrier system accompanies the stylus, which displaces a retroreflector along the surface profile. The optical unit is used to optically amplify the displacement of retroreflector. The CCD camera and processing system finally identifies the vertical displacement of the stylus unit. The developed system is applied to two surfaces: ground surface and LM guide surface. The experimental results show that the developed system can measure the straightness of flat surfaces within sub-micron error.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권2호
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• pp.191-198
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• 2015

In this paper, six-degree-of-freedom (DoF). Displacement measurement technique using a compact stereo-vision system is proposed. The measuring system consists of a camera, an optical prism, two plane mirrors, and a planar marker on a target. The target was attached on an object so that its six-DoF displacement can be calculated using a proposed coordinates estimating algorithm and stereo images of the marker. A prototype was designed and fabricated for performance test. From the test results, it can be confirmed that the proposed measuring technique can be applied to monitoring and control of various manipulators.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.123-130
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• 2014

본 연구에서는 카메라의 위치에 상관없이 정확하게 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상 기반 변위 계측 시스템을 제안하였다. 기존의 영상 기반 변위 계측 시스템은 카메라의 각도에 따라 오차를 유발하며, 그에 따라 대형 구조물에서 적용성에 제한되는 단점이 존재하였다. 본 시스템은 네 개의 점이 그려진 측정판을 변위를 측정하고자 하는 구조물의 위치에 부착하여 카메라로 촬영한 뒤 영상을 해석하여 변위를 얻는다. 측정판과 카메라의 각도에 무관하게 구조물의 변위를 얻기 위하여, 이미지 좌표계와 세계 좌표계 상의 두 평면간의 대응관계를 표현하는 평면 호모그래피 기법을 활용하였다. 성능 검증을 위하여 소형 구조물을 이용한 실내실험을 수행하였으며, 어떠한 각도에서 촬영하더라도 실제 변위를 정확하게 측정할 수 있음을 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.343-349
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• 2005

광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBC)는 1989년 Melts의 실험이후 광통신 분야 및 센서 분야에 다양한 용도를 가지고 있다. 이를 이용하여 광섬유 레이저, 대역 통과 필터로 사용하거나, 여러 가지 물리량을 측정하기 위한 온도, 변형률, 변위센서 등에 응용할 수 있다. 특히 본 연구에서는 기존 센서가 가지지 못한 긴 게이지 길이에서의 측정을 위해서 광섬유 센서 정적 시스템(FBG Static Logger)과 FBG 센서가 포함된 긴 길이의 광섬유를 이용하여 장대 구조물의 변형이나 외부 reference의 상대변위를 길게 연결하여 측정하기 쉽지 않은 변위를 측정하여 구조물의 상황을 상시 점검하고 더 나아가 잔존수명을 예측하고 보수시기를 알려줄 수 있는 방법을 모색하여 FBG. 센서의 패키지(package)를 고안하였다. 이를 통해 효율적인 장거리 변위 측정방법을 정립하고 이를 원자력 격납구조물에 적용하여 성공적으로 측정함으로써 광섬유 격자센서를 이용하여 50m 이상의 장거리 계측의 가능성을 보여 주었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.55-56
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• 2009

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2687-2694
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• 2002

A precision displacement measuring system is proposed, which can detect the 3-DOF translational motions of precision positioning devices. The optical system, which is composed of two diode-laser sources and two quadratic PSDs, is adapted to detect the position of the spherical reflector usually mounted on the platform of positioning devices. Each of the laser beams from diode-laser sources is reflected at the highly reflective surface of the sphere; hence, the 3-dimensional position of the sphere causes the directional change of the reflected beams, which is detected by the PSDs. In this paper, we define the relationships between the output values of the two PSDs and the 3-DOF translational motions of the sphere. Based on a deduced measurement model, we perform measurement simulation and evaluate the performance of the proposed measurement system: linearity, sensitivity, measuring range, and measurement error. The results show that the proposed measuring method is very useful for the measurement of the precision displacement of 3-DOF micro motions.