KR101606447B1 - 물체 표면의 3d 좌표들을 결정하기 위한 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

외부 객체 좌표계에서, 물체 표면, 특히 공산품 위의 측정 지점들의, 3D 좌표들, 특히 다수의 3D 좌표들을 결정하기 위한 본 발명에 따른 측정 시스템(10)은 특히 포인트 바이 포인트에 기초하여, 물체 표면 위의 측정 지점들을 측정하고 내부 스캐닝 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한 스캐닝 장치(21)를 가진다. 더욱이, 참조 정보, 특히 스캐닝 장치(21)의 외부 측정 위치 및 측정 방위를 생성하고, 외부 객체 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 참조하기 위한 참조 장치(30) 및 내부 측정 지점 좌표들 및 참조 정보에 기초하여 외부 객체 좌표계에서 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하기 위한 평가 유닛(34)이 제공되고, 그 결과 내부 측정 지점 좌표들은 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들의 형태로, 특히 포인트 클라우드의 형태로 존재한다. 스캐닝 장치(21)는 이 경우에 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체(20)에 보유되고, 특히 공중 비행체(20)는 공중 비행체(20)가 지향될 수 있고 공중 정지 방식으로 이동될 수 있도록 설계된다.

Description

물체 표면의 3D 좌표들을 결정하기 위한 측정 시스템{Measuring system for determining 3D coordinates of an object surface}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 물체, 특히 공산품의 3차원 측정을 위한 측정 시스템, 청구항 제7항에 청구된 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법, 및 본 발명에 따른 시스템에 사용하기 위한 청구항 제12항에 청구된 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체에 관한 것이다

물체들의 표면들을 측정하기 위한 시스템은 산업에서, 예컨대 구성요소 및 제품 기하학들을 검사하기 위한 생산 공정들에서 사용된다. 이것은 물체들의 설계 허용치들이 검사되게 할 수 있고 생산-관련 결함들이 신속하게 식별되게 하고 치수들이 미리 규정된 표준 밖에 있는 부품들이 공정으로부터 제거될 수 있게 한다. 부품들의 생산 에러들이 동시에 감소되는 생산량 할당(production quota)의 향상은 이러한 유형의 측정 시스템의 사용에 기인할 수 있다.

산업 제조 공정에서, 예컨대 촉각 센서들을 갖는 측정 시스템들이 사용될 수 있고, 상기 시스템들은 그것의 단부에 부착되는 루비 볼(ruby ball)을 갖는 이동 가능한, 안내 측정 팁(movable, guided measuring tip)을 주로 포함하고, 여기서 루비 볼이 물체 표면과의 접촉이 있을 때, 측정 지점이 검출되고 지점들의 좌표들이 결정될 수 있다. 규정된 물체 위치들을 스캐닝하거나 또는 표면의 부분들로부터 후퇴시켜, 이러한 목적을 위해 미리 결정된 목표값들과 비교하여 물체의 형상 및 치수들이 기록될 수 있고, 목표값들로부터의 임의의 편차들이 결정될 수 있다.

물체의 촉각을 이용한 측정은 매우 큰 물체들, 예컨대 비행기에 대해서는 불리할 수 있는데, 그 이유는 이와 같은 측정 프로세스는 한편에서는 매우 시간 집중적(time intensive)이고 한편에서는 물체의 크기 측정이 단지 어렵게 행해질 수 있기 때문이다. 실행 중인 제조 공정 중 실질적으로 완전한 품질 제어를 위해, 그리고 물체들의 형상, 특히 프로토타입들(prototypes)의 디지털화를 위한 증가하는 요건들은 - 짧은 시간에 측정될 물체들의 표면의 개개의 지점들의 좌표들을 결정하는 것과 관련하여 - 표면 지형을, 항상 더 빈번하게 제안되는 측정 태스크를 기록한다.

이러한 목적을 위해 측정 시간을 감소시키기 위해, 광학 측정 센서가 무접촉 측정을 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 광학 표면 측정 시스템은 일반적으로 3D 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스들을 채용하는 측정 시스템 또는 광학 스캐너, 예컨대 라인 스캐너를 포함할 수 있고, 이 스캐너에 의해 표면이 한줄 한줄씩 스캔되고, 여기서 측정 시스템 또는 스캐너는 동시에 표면 위에서 안내된다.

종래 기술로부터 알려져 있는 스캐너는 각각의 스캐닝 각도에 종속하여 짧은 시간에 복수의 지점들까지의 거리들을 기록할 수 있다. 표면에 관한 스캐너의 이동을 고려함으로써, 그것으로부터, 측정될 물체 표면을 나타내는 산포도가 발생될 수 있다. 이미지 처리를 이용함으로서, 측정된 표면은 또한 그래픽으로 처리되고, 디스플레이 상에 표현될 수 있고, 발생하는 임의의 측정 편차들의 표시는 그래픽에 합쳐질 수 있다.

더욱이, 예컨대 휴대 가능하고, 핸드-헬드형 및/또는 영구적으로 설치된 시스템의 형상으로 될 수 있는, 종래 기술로부터 알려져 있는 측정 물체들의 3D 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스들을 이용하는 측정 시스템들은 패턴으로 측정 물체를 조사하기 위한 패턴 투영기를 일반적으로 포함하고 따라서 종종 패턴-투영 3D 스캐너들 또는 광 구조(light structure) 3D 스캐너들로서 불린다. 측정 물체의 표면 위에 투영된 패턴은 측정 시스템의 추가 구성요소로서의 카메라 시스템에 의해 기록된다.

측정 중 투영기는 상이한 패턴들(예컨대 상이한 폭들의 평행한 명암 스트라이프들, 특히 스트라이프 패턴의 회전이 또한 예컨대 90°만큼 일어날 수 있음)로 연속해서(time sequentially) 측정 물체를 조사한다. 카메라(들)는 투영에 대해 알려진 관점으로(at a known perspective to the projection) 투영된 스트라이프 패턴을 기록한다. 이미지는 각각의 카메라로 각각의 투영 패턴에 대해 기록된다. 따라서 모든 카메라들의 각각의 이미지 지점에 대해, 상이한 휘도값들의 시간 순서(time sequence)가 있다.

다른 적합한 패턴들이 또한 스트라이프들 외에 예컨대 무작위 패턴들(random patterns), 유사 부호들 등이 투영될 수 있다. 이러한 목적을 위해 적합한 패턴들은 종래 기술로부터 이 기술분야에서 숙련된 사람에게 충분히 알려져 있다.

유사 부호들은 예컨대 매우 미세한 스트라이프들의 투영에 더욱더 곤란한 물체 지점들의 더 용이한 절대 결합(association)을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위해 초기에는 하나 이상의 유사 부호들이, 이후에는 미세 스트라이프 패턴이 신속한 시퀀스로 투영될 수 있고 또는 심지어 연속 기록들에서, 상기 시퀀스 중 더 미세하게 될 수 있는 연속 기록 상이한 스트라이프 패턴들은, 원하는 정밀도가 측정 물체 표면 위의 측정 지점들의 해상도로 달성될 때까지 투영될 수 있다

이후 측정 물체 표면의 3D 좌표들은 사진측량 및/또는 스트립 프로젝션의 기술분야에서 숙련된 사람에게 알려진 방법에 따라, 기록된 이미지로부터 이미지 처리를 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 측정 방법들 및 측정 시스템들은 WO 2008/046663, DE 101 27 304 Al, DE 196 33 686 Al 또는 DE 10 2008 036 710 Al에 개시되어 있다.

카메라 또는 스캐너를 갖는 측정 시스템에 의해 측정을 행하는 것이 갖는 문제는 종종 수동, 즉 핸드-헬드, 측정들에 의해 생긴다. 특히 만약 기록된 이미지들 또는 스캔 라인들이 측정 시스템의 이동 때문에 합쳐진다면, 원칙적으로 매우 높은 연산들이 3차원으로 표면의 산포도를 기록하고 처리하기 위해 필요하기 때문에, 이동 허용치는 속도 및 진동과 관련하여 통상 상당히 제한된다. 그 때문에 측정할 때의 측정 시스템의 실질적인 안정성은 필수이고 그렇지 않으면 발생된 측정 에러들의 주된 원인이 유지된다.

표면을 검출할 때 - 심지어 측정 센서를 안내하기 위해 로봇 팔을 이용할 때 - 이와 같은 측정 에러들을 고려하는 하나의 접근 방법 및 따라서 측정 중 진동 또는 속도 변경들을 보상하는 것은 예컨대 출원 번호 10166672.5를 갖는 유럽 특허 출원에 개시되어 있다.

이미지 시퀀스들을 기록할 때, 예컨대 측정 센서 또는 측정 물체의 병진 및/또는 회전 가속도들이 측정될 수 있고 측정된 가속도들은 물체의 3D 좌표들을 결정할 때 고려될 수 있다. 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하는 것은 측정된 가속도들에 종속하여 일어날 수 있다. 따라서, 측정 시스템의 불안정한 안내에 의해 생기는 에러들이 컴퓨터에서 고려될 수 있고, 그 결과 정확한 위치 데이터가 결정될 수 있다.

정확하고 신속하게 행해질 수 있는, 기록 유닛을 이용하는 무접촉 3D 표면 측정을 하기 위한 대안의 제안은 EP 2 023 077에 제시되어 있다. 측정 헤드에 결합된 측정 장치는 헤드에 의해 행해지는 측정을 위해 측정 헤드의 측정 위치 및 방위를 결정할 수 있고, 여기서 측정 헤드는 표면으로 안내될 수 있고 또는 관절식 아암을 이용하여 표면을 따라 안내될 수 있다. 적어도 부분적으로 중첩하는 표면 섹션의 제 2 측정에 의해, 표면 이미지가 이러한 식으로 얻어질 수 있는 위치 정보로부터 공통 좌표계에서 발생될 수 있다.

위에서 언급한 실시예들의 공통의 문제점은, 측정될 큰 물체에서, 관절식 아암의 제한된 범위 및 해부학적으로 제한된 범위 및 사람 안내 측정 시스템의 이동성 때문에, 물체에서의 모든 관련 측정 위치들의 달성이 단지 어려움을 갖고 행해질 수 있고 또는 부분적으로 달성될 수 있다는 것에 있다. 더욱이, 물체 측정은 단지 예컨대 유독성 환경에서, 또한 한편에서는 어려운 조건들 하에서 특수한 보호 장비로 사람에 의해 행해질 수 있고, 다른 한편에서 측정은 예컨대 만약 허용 가능한 독성값들이 초과되면 더 이상 행해질 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특히 액세스하기가 적어도 부분적으로 곤란한 물체들에 대해, 표면 측정이 정밀하게, 신속하게 그리고 고도의 자동화로 행해질 수 있는 관련 유닛들을 갖는 측정 시스템 및 대응하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 목적은 인간에게 해롭거나 적대적인 환경에서 물체의 실질적으로 완전한 3D 측정이 사용자 친화적으로, 단순하고 신속한 방식으로 행해질 수 있는 능력을 제공하는 것이다.

상기 목적들은 독립 청구항들의 특징 짓는 특징들을 실현하여 달성된다. 본 발명을 대안으로 또는 유리한 방식으로 발전시키는 특징은 종속 청구항들에 주어진다.

본 발명은 외부 객체 좌표계에서, 물체 표면, 특히 공산품의 측정 지점들의 3D 좌표들, 특히 복수의 3D 좌표들을 결정하기 위한 측정 시스템을 제공한다.

여기서, 측정 시스템은 특히 물체 표면의 측정 지점들의 포인트 바이 포인트 광학 측정을 위해 그리고 내부 스캐닝 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한, 삼각측량 원리에 기초한 광학 스캐닝 장치, 참조 정보, 특히 스캐닝 장치의 외부 측정 위치 및 측정 방위를 발생하고, 외부 객체 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 참조하기 위한 참조 장치, 및 내부 측정 지점 좌표들이 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서, 특히 산포도로서 존재하도록 내부 측정 지점 좌표들 및 참조 정보에 종속하여 외부 객체 좌표계에서 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하고, 그 결과 평가 유닛을 포함한다. 더욱이, 측정 시스템은 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체를 포함하고 스캐닝 장치는 공중 비행체에 의해 보유되고, 특히 공중 비행체는 공중 비행기가 공중 정지하고 있는 동안 지향되어 이동될 수 있는 방식으로 설계된다. 더욱이, 제어 유닛은 공중 비행체가 스캐닝 장치에 의해 결정된 각각의 현재의 내부 측정 지점 좌표들을 고려하여 또는 디지털 모델에 의해 미리 규정된 물체 표면을 고려하여, 측정 거리들, 특히 측정 거리의 미리 규정된 범위를 유지하는 동안 물체 표면에 대해 자동으로 제어되면서 디지털 모델에 의해 규정된 비행 경로를 따라 이동되도록 제공되고 구성된다.

본 발명에 따르면, 제어 유닛은 공중 비행체가 참조 장치를 이용하여 결정될 수 있는, 특히 연속해서 결정될 수 있는 스캐닝 장치의 측정 위치 및 측정 방위, 및/또는 스캐너를 이용하여 결정될 수 있는 물체 표면까지의 측정 거리에 종속하여, 자동 제어 하에서 물체 표면에 대해 이동되어 지향될 수 있도록 구성될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 측정 시스템의 스캐닝 장치는 광학 스캐닝 장치를 포함할 수 있고, 여기서 스캐닝 스트립들은 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한 이미지 시퀀스들을 이용하는 측정 시스템 및/또는 공중 비행체의 이동 중 발생될 수 있고, 특히 여기서 스캐닝 장치는 라인 스캐너, 스트립 프로젝션 스캐너 및/또는 카메라를 포함할 수 있다.

이 점과 관련하여, 또한, 공중 비행체 위의 망원경의 배열이 상상될 수 있고, 여기서 망원경은 수평 및 수직 축선을 중심으로 회전될 수 있고 망원경 방위의 각각의 각도가 검출될 수 있다. 게다가, 거리 측정 유닛 및 카메라가 망원경에 통합되어, 망원경이 기록된 이미지 및 결정된 측정될 지점까지의 거리 또는 지점의 좌표들에 기초하여 지향되게 할 수 있다. 상기 구성에 있어서, 공중 비행체는 따라서 이동 가능한, 비행 토탈 스테이션을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 유형의 측정 시스템은 측정하는 측정 유닛, 즉 공중 비행체의 위치결정이 완전 자동으로 일어나고 따라서 특히 특정 타겟 지점 또는 표면까지의 사용자에 의한 반복 접근이 필요하지 않도록 물체들의 측정을 가능하게 할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 공중 비행체는, 예컨대 무선 신호들을 이용하거나 또는 케이블에 의해, 적외선 또는 블루투스를 통해 공중 비행체에 전송되는 신호들을 이용하여 내부적으로 제어될 수 있거나 또는 규정된 위치로 원격으로 제어될 수 있다. 게다가, 전력은 공중 비행체를 리모트 컨트롤 및/또는 참조 장치에 연결하는 케이블을 통해 공중 비행체에 공급될 수 있다. 예컨대 비행 드론은 동력화된 회전자들의 겨냥된 제어장치를 위치될 수 있는 공중 비행체로서 사용될 수 있고, 공중 비행체는 무인이고 제공된 모터들을 이용하여, 특히 리모트 컨트롤 하에서 이동될 수 있다.

공중 비행체를 제어하거나 또는 제어하기 위한 제어 신호들을 발생하기 위한 공중 비행체 위치는 측정 시스템을 이용하여 결정될 수 있다. 참조 장치는 이러한 목적을 위해 제공된다. 상기 장치는 토탈 스테이션, 세오돌라이트, 타키미터 또는 예컨대 GNSS 시스템 또는 위치 정보를 전송하는 의사 위성, 소위 의사위성들을 포함할 수 있고, 여기서 각각의 경우에 적절한 배열에 대응하는 모듈이 공중 비행체 위에 배치된다. 위치결정을 위해 제공되는 장치와 거기에 적응된 구성요소 사이에서 이러한 식으로 달성 가능한 상호작용에 의해, 공중 비행체 위치는 정확하게 결정될 수 있고 그 위에 공중 비행체의 위치는 연속해서 또는 끊임없이 추적될 수 있다.

위치결정 외에, 공중 비행체의 방위를 결정하는 것이 행해질 수 있다. 예컨대 가속도 센서들, 회전 속도 센서들, 자기 나침반, 특히 IMU(관성 측정 유닛)와 같은, 비행 유닛 위에 제공되는 센서들을 이용하여 유닛의 방위가 3개의 축선까지에서 결정될 수 있다. 이것은 요(yaw), 피치 및 롤 각도들이 결정되게 할 수 있고 유닛에 의해 행해질 측정 태스크들 동안 고려되게 할 수 있다. 내부 센서들을 이용하는 결정에 대한 대안 또는 심지어 그에 더하여, 방위 결정이 외부적으로 행해질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 특히 발광 다이오드들 형태의 마커들이 규정된 분포로 또는 서로에 대해 규정된 상대 위치로 공중 비행체에 부착될 수 있고, 마커들은 기록 유닛, 특히 카메라에 의해 기록될 수 있다. 기록된 이미지에서 다이오드들의 위치를 이용하여, 공중 비행체의 방위에 관한 결론이 도출될 수 있다.

물체의 표면 지형에 관해, 예컨대 표면에 수직인 공중 비행체의 상대 위치가 현재의 결정된 공중 비행체 위치에 기초하여 결정될 수 있고 및/또는 공중 비행체는 각각의 위치결정 관계에 종속하여 제어될 수 있다. 공중 비행체에 대한 타겟 위치는 또한 상기 정보로부터 유도될 수 있고 상기 타겟 위치는 공중 비행체에 대해 달성될 타겟 위치로서 규정될 수 있다. 따라서, 공중 비행체를 제어하는 것은 타겟 위치로 제어되고 거기에 위치될 수 있는 방식으로 일어날 수 있다. 따라서 공중 비행체의 위치결정이 실질적으로 위치가 고정된 방식으로 적어도 임시로 일어날 수 있고, 즉 공중 비행체는 일시적인 시간 구간(temporary time interval)에 걸쳐 외부 영향들과 무관하게 변동들 없이 고정된 위치를 유지할 수 있다. 이것은 특히 공중 비행체의 적응 제어에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, 예컨대 물체 표면의 타겟 표면 프로파일 또는 복수의 타겟 위치들로부터, 공중 비행체에 대한 비행 경로 또는 이동 경로를 결정하여, 공중 비행체는 이 경로를 따라 이동될 수 있고, 특히 여기서 이 이동은 순조로운 방식으로, 즉 대기속도의 변동들 없이, 즉 실질적으로 속도의 변화들 없이 일어난다.

공중 비행체의 위치 또는 특정 위치로부터의 편차를 결정하는 것은 공중 비행체와 접촉하는 위치 결정 배열에 의해 연속해서 일어날 수 있다. 위치 결정 장치와 관련된 전송 유닛은 이러한 목적을 위해, 타겟 유닛에서 수신기에 의해 수신될 수 있는 위치결정 신호들을 제공할 수 있다. 만약 이러한 장치가 예컨대 GNSS 전송기를 포함하거나 또는 만약 GNSS 시스템이 공중 비행체의 위치를 정확하게 결정하기 위해 사용되면, 이때 공중 비행체는 GNSS 수신기를 포함할 수 있고, 이것에 의해 위치 정보가 수신될 수 있고 이것으로부터 위치가 결정될 수 있다. 이를 위해 사용하는 GNSS 시스템은 예컨대 GPS 또는 GLONASS 형태일 수 있다. 따라서, GNSS 안테나는 각각의 시스템과 관련된 신호들을 수신할 수 있기 위해, 공중 비행체 위에 배치될 수 있다. 그것에 더하여, 예컨대 위치결정의 정밀도를 높이기 위해 기지의 DGPS 또는 RTK 또는 VRS 방법들 중 하나에 대해, 참조 데이터 또는 정정 데이터를 제공하는 것에 더하여 마찬가지로 GNSS 신호들을 수신하도록 설계되는 GNSS 참조 스테이션이 제공될 수 있다. 따라서, 이와 같은 참조 시스템을 위해 적응된 공중 비행체는 정정 신호들을 수신하고 이들 신호들을 고려하면서 측지 위치결정을 실행하도록 또한 설계될 수 있다.

그러나, 위치결정이 폐쇄된 공간에서, 예컨대 제조 홀에서 일어나면, 종종 GNSS 신호는 공중 비행체에 의해 수신될 수 없다. 이 경우에, 위치결정은 의사 위성들, 소위 의사위성들을 이용하여 홀 내에서 행해질 수 있다. 의사위성들은 외부 좌표계(객체 좌표계)와 관련하여 각각의 알려진 위치들에 배치될 수 있고 거기로부터 위치 정보를 예컨대 GNSS 신호와 유사한 신호 포맷으로 전송할 수 있고, 이것을 이용하여 또한 위치결정이 공중 비행체에서 행해질 수 있다. 신호들은 여기서 가상 위성의 위치를 모방할 수 있고 따라서 글로벌 위치결정을 제공할 수 없지만 예컨대 제조 공간을 나타내는, 좌표계 또는 객체 좌표계 내에서 상대 위치를 결정할 수 있게 한다. 만약 또한 전체 좌표계에 관한 의사위성들의 위치들이 알려져 있으면, 이때 절대, 공중 비행체의 글로벌 위치결정이 또한 간접적으로 행해질 수 있다. 이와 같은 정확한 위치결정을 위해, 4개의 의사위성들로부터의 신호들이 공중 비행체에서 수신될 수 있고, 특히 여기서, 신호들에 대한 공통의 시간축으로 3개의 신호들의 수신은 정확한 위치결정을 가능하게 한다.

특히, 공중 비행체의 실제 위치는 측정 장치, 예컨대 토탈 스테이션 또는 레이저 트래커에 의해, 공중 비행체 위에 배치된 모듈, 예컨대 반사기를 겨냥하여 결정될 수 있다. 여기서 예컨대 측정 장치의 위치는 측정 장치에서 실행된 교정 프로세스에 의해 이미 알려져 있고 따라서 장치는 알려진 지점들을 측정하여 그 자신의 위치를 결정할 수 있다. 만약 공중 비행체 위의 반사기가 상기 측정 스테이션에 의해 겨냥되면, 공중 비행체에 대한 방향이 방출된 측정 비임의 방위를 결정하여 결정될 수 있고, 공중 비행체까지의 거리는 측정 비임을 이용하여 실행되는 거리 측정을 이용하여 결정될 수 있다. 측정 장치까지의 공중 비행체의 상대 위치는 상기 변수들로부터 확실히 및 정확하게 결정될 수 있고, 측정 장치의 위치의 지식으로, 절대, 특히 측지학적으로 정확한, 공중 비행체의 위치가 유도될 수 있다. 공중 비행체를 제어하는 것은 이러한 식으로 결정된, 특히 연속해서 결정된 공중 비행체(실제 위치)의 위치에 기초하여 행해질 수 있다. 이러한 목적을 위해 제어 데이터는 위치 정보로부터 유도될 수 있고 공중 비행체는 상기 제어 데이터를 이용하여 규정된 타겟 위치로 비행할 수 있다.

공중 비행체에 대한 타겟 위치 또는 이동 경로 또는 비행 경로는 특히 물체 표면의 좌표들 또는 위치 정보로부터 결정될 수 있다. 만약 이것이 예컨대 공중 비행체의 날개를 나타내면, 날개의 표면 프로파일에 평행한 경로는 측정 유닛으로서 장비되는 공중 비행체에 의해 비행될 수 있는 이동 경로로서 규정될 수 있다. 공중 비행체의 정확한 이동을 유지하는 것을 도모하기 위해, 경로에 대한 허용 범위가 여기서 규정될 수 있고, 여기서 경로는 일단 공중 비행체 또는 공중 비행체의 위치를 부여하는 구성요소가 허용 범위 내에 놓이면 달성되도록 고려된다. 게다가, 공중 정지 비행을 위해, 예컨대 1 센티미터 내지 1백 센티미터 사이, 특히 5 내지 20 센티미터 사이에서, 날개 표면 또는 접선 또는 표면에 대한 접면(tangential surface)으로부터 및 평행한 거리에서 또는 그곳에 대해 결정된 각도에서, 특히 규정된 각도 범위 내에서, 경로가 규정될 수 있다. 여기서, 마찬가지로 이동 경로 또는 비행 경로에 대한 규정된 위치결정 허용치를 가지는 타겟 또는 허용 범위가 미칠 수 있고(can be spanned), 여기서 만약 공중 비행체 또는 한편 그것의 현재의 위치를 부여하는 공중 비행체의 구성요소가 타겟 영역 내에 있으면 타겟 위치 또는 비행 경로가 달성되도록 고려된다. 특히, 예컨대 공기 흐름의 변화들, 온도 변화들 및/또는 가변 압력 조건들에 의한, 공중 비행체에 대한 외부 영향들 때문에, 이것은 종종 제한되지 않은 시간 동안 고정된 위치에 공중 정지를 유지할 수 없고, 또는 규정된 비행 경로 상에서, 적합한 타겟 영역의 규정은 위치결정 및 이동에 대해 유리할 수 있다. 그러나, 공중 비행체는 외부 작용 편향력에 대한 보상 대책(compensating countermeasure)을 이용하여 이전에 규정된 타겟 영역 내에서 변할 수 있는 위치를 유지할 수 있다.

공중 비행체에 대한 특정 비행 경로의 규정에 있어서, 공중 비행체의 각각의 달성 가능한 방위가 추가로 포함되거나 또는 공중 비행체의 방위가 경로의 각각의 위치에서 규정된 방향으로 생길 수 있다. 따라서, 공중 비행체의 결정된 위치결정 또는 이동에 더하여, 그것의 방위가 규정될 수 있고 그렇게 함으로써 절대 측정 방향 및 - 요건에 종속하여 - 관련 측정 거리가 공중 비행체에 의해 행해질 측정들에 대해 특정될 수 있다.

이와 같은 측정 프로세스들을 위해, 공중 비행체는 예컨대 스캐너, 예컨대 라인 스캐너를 보유할 수 있고, 또는 측정 물체들의 3D 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스를 이용하는 대안의 측정 시스템을 보유할 수 있다. 이와 같은 장치를 이용하여, 표면 구조가 포인트 바이 포인트로, 즉 규정된 해상도로 기록될 수 있고, 스캐닝 프로세스는 삼각측량 스캐너에 의해 한라인씩, 예컨대 밀리미터 당 1 내지 50개의 지점들 사이에서 진행하고, 특히 또한 하나 이상의 지점들은 시간 구간들에서 반복된다. 더욱이, 3D 표면 구조는 2개의 상이한 관점들로부터의 적어도 부분적으로 일치하는 물체 표면 영역을 검출하여 유도될 수 있다, 특히 여기서 추가의 패턴들이 부분 영역 위에 투영된다. 이러한 목적을 위해, 측정 시스템은 예컨대 패턴을 투영하기 위한 다이오드 및 규정된 방식으로 서로에 대해 배치된 2개의 카메라들을 포함할 수 있다.

이러한 방식으로 기록된 점-분해된(point-resolved) 3D 표면 정보는 통상 산포도를 이용하는 종래 기술로부터 알려진 방법에 의해 표현될 수 있다. 상기 산포도의 지점 좌표들은 여기서 측정 시스템에 할당된 좌표계와 관련하여 결정된다. 게다가, 공중 비행체의 위치 및 방위 결정을 위해 이전에 기재된 능력들에 의해 - 여기서 공중 비행체의 3개의 회전 및 3개의 병진 자유도가 결정될 수 있음 -, 지점 좌표들은 고수준 좌표계(객체 좌표계)에 전달될 수 있고 따라서 물체 또는 물체 표면 또는 것의 부분들을 표현하는 산포도가 발생될 수 있다.

더욱이, 공중 비행체를 제어하는 것은 알려진 객체 데이터에 기초하여 (스캐너를 이용하여) 물체까지의 거리 측정들에 의해 그리고 공중 비행체의 방위를 결정하여 일어날 수 있다. 따라서, 비행 경로는 특히 자동으로 결정될 수 있고, 그 경로를 따라 공중 비행체가 이동할 수 있다. 여기서 예컨대 측정 정밀도 및 따라서 이동의 최대 허용 가능 속도 또는 스캐닝 스트립들의 최소 필요 중첩, 예컨대 인접한 또는 다음의 스트립과의 스트립의 20%의 중첩, 및/또는 규정된 거리 측정 정밀도를 달성하기 위한 표면까지의 거리들의 유리한 범위가 고려될 수 있다. 스캐닝 스트립들은 물체 표면에 관해 스캐너의 형태로 스캐닝 장치의 또는 스캐너의 이동 중 생기고, 여기서 이동 방향은 여기서 근본적으로 스캐너의 스캐닝 방향에 수직으로 놓일 수 있다. 제어 목적들을 위해, 스캐너의 측정 위치의 상수 보상(constant compensation), 스캐너의 거리 측정 또는 표면에 대한 스캐너 정렬에서의 거리 측정 및 공중 비행체의 방위가 결정된다.

더욱이, 물체의 CAD 모델은 표면의 측정을 위해 알려질 수 있고, 공중 비행체를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 공중 비행체의 위치는 레이저 트래커로 공중 비행체 위의 반사기를 겨냥하여 결정될 수 있고, 방위는 레이저 트래커 위에 배치된 카메라를 이용하여 공중 비행체 위에 발광 다이오드들에 의해 제공되는 마커를 기록하여 결정될 수 있다. 객체 좌표계에서 레이저 트래커의 교정 및 측정을 초기화하기 위해, 예컨대 좌표들이 CAD 모델로부터 알려져 있는 물체 위의 3개의 규정된 지점들이 레이저 트래커를 이용하여 측정될 수 있다. 더욱이, 측정 유닛을 구현하는 무인의, (원격으로) 제어되는, 특히 자동의 공중 비행체를 위한 비행 경로가 CAD-모델로부터 계산되고, 예컨대 측정 정밀도, 측정 주기, 비행 안정성, 공중 비행체와 레이저 트래커 사이의 시선 유지와 같은 특정 측정 기준에 관해 그리고 충돌 회피를 위해 최적화될 수 있다. 더욱이, 공중 비행체는 시작 위치로 이동될 수 있고 레이저 트래커에서 제어 신호들에 의해 거기에 위치될 수 있다. 시작 위치에 도달할 때, 공중 비행체 위에 배치된 삼각측량 스캐너는 작동될 수 있고 물체의 측정은 스캐너에 의한 스캐닝 중 미리 규정된 측정 거리에서 규정된 이동 경로를 따라 공중 비행체를 이동시켜 시작될 수 있고, 따라서 스위프된(swept) 측정 표면에 대응하는 산포도가 만들어질 수 있다.

상기 측정 프로세스와 유사하게, 공중 비행체는, 서로 접촉하는 복수의 레이저 트래커들에 의해 특히 증가된 정밀도로 위치결정을 위해 동시에 겨냥될 수 있고, 그렇게 함으로써, 또한 공중 비행체의 동작 반경의 증가가 달성될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 위치결정은 공중 비행체에서 수신될 수 있는 의사위성들에 의해 제공되는 신호들을 이용하는 공중 비행체에서 일어날 수 있고, 여기서 특히 센서 유닛의 센서들에 의한, 공중 비행체의 방위의 결정은 또한 공중 비행체(내부적으로)에서 일어난다.

본 발명에 따른 측정 시스템의 상황에서, 물체 표면의 위치 및/또는 타겟 프로파일이 미리 규정될 수 있고, 특히 디지털 모델, 특히 CAD 모델을 이용하여 특정될 수 있고, 특히 여기서 미리 규정된 물체 표면에 기초하여, 각각의 타겟 표면 좌표들은 각각의 3D 좌표들과 비교될 수 있고 특히 여기서 참조 장치는 물체 표면에 대해 미리 규정된 기준점들을 참조함으로써 참조될 수 있다.

게다가, 제어 유닛은 공중 비행체가 비행 경로를 따라 이동될 수 있도록 구성될 수 있고, 여기서 비행 경로는 특히 자동으로, 표면 위치 및 표면 프로파일에 종속하여, 결정될 수 있다.

상기 정보를 이용하여, 예컨대 물체들 및 제조품들의 품질 제어가 행해질 수 있다. 예컨대 물체의 CAD 모델에 의해 표현되는, 디지털화되고 치수화된 물체는 이러한 목적을 위해 측정 시스템에 배치(저장)될 수 있고, 물체 측정을 위한 시작 지점으로서 사용될 수 있다. 물체 위치 및 형상 및 물체 표면의 범위(extent)에 따라, 측정을 위해 사용되는 무인 공중 비행체를 위한 비행 경로가 자동으로 계산되고 특정될 수 있고 공중 비행체는 상기 경로를 따라 이동될 수 있다. 공중 비행체의 이동 중 물체 표면의 연속 스캐닝에 의해, 산포도가 측정된 표면 지점들로, 특히 각각의 좌표계에서의 이들의 좌표들로 생성될 수 있다. 이것은 측정된 실제 값들이, 예컨대 물체의 치수들, 그것의 형상 및/또는 표면의 반경들 및 각도를 제공하는 스캔된 표면에 대해 유도되게 한다. 상기 값들은 CAD 모델에서 표면에 대해 미리 결정된 목표값들과 비교될 수 있고, 따라서 타겟으로부터의 임의의 편차들이 결정될 수 있다. 이와 같은 제어 프로세스를 이용하여, 특히 결함 있는 구성요소들이 신속하게 식별될 수 있고 또는 에러가 없는 제조(error-free production) 또는 허용 범위 내에서의 제조가 확인될 수 있다.

또한, 공중 비행체 또는 공중 비행체 위의 스캐닝 장치에 의한 물체들의 모니터링, 즉 연속 측정이 일어날 수 있다. 공중 비행체는 이러한 목적을 위해 특정 경로 위에서 이동될 수 있고, 상기 경로는 반복해서 비행될 수 있다. 물체의 측정은 동시에 행해지고 물체 좌표들이 기록된다. 여기서 표면은 한편에서는 스캐너를 이용하여 측정될 수 있고 한편에서는 카메라를 이용하여 이미지들로서 기록될 수 있다. 상기 좌표들은 규정된 타겟 좌표들과 연속해서 비교될 수 있고, 따라서, 형상 또는 물체 표면의 형상의 변화가 결정될 수 있다. 이것은 제조 프로세스들이 동시에 추적되고 평가될 수 있게 한다. 예를 들어, 제품에 페인트의 코트(coat)를 도포할 때, 표면 기하학이 도포 및 페인트 코트의 두께에 관해 그리고 결과적으로 제품의 잉여 중량에 관한 결론이 내려지기 전후에 결정될 수 있다. 따라서 상기 모니터링은 마찬가지로 품질 제어를 위해 사용될 수 있다. 게다가, 지질학적 변형들은 이러한 원리들을 이용하여 식별 및 추적될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 측정 시스템에 있어서, 비행 경로 및/또는 비행 속도는 스캐닝 이동, 스캐닝 시간, 스캐닝 정밀도, 공중 비행체의 이동 안정성, 공중 비행체의 위치 및 방위 결정 및/또는 충돌 회피에 관해 최적화될 수 있고, 특히 물체, 특히 장애물까지의 거리는 거리 측정 센서들을 이용하여 결정될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 틀 내에서 스캐닝 스트립들은 비행 경로에 종속하여 적어도 일부적으로 중첩될 수 있고, 그것에 의해 스캐닝 정밀도, 스캐닝 이동 및 스캐닝 시간은 조정될 수 있고 및/또는 공중 비행체 및/또는 스캐닝 장치의 이동 및 방위가 결정될 수 있고 및/또는 스캐닝 스트립들의 중첩 영역의 분석을 이용하여, 특히 이미지 처리에 의해 조정된다. 더욱이, 본 발명에 따라, 각각의 표면 좌표들은 각각의 3D 좌표들이 미리 규정된 물체 표면에 기초하여 각각의 3D 좌표들과 비교될 수 있다.

필요한 측정 정밀도에 종속하여, 이동 경로의 적응은 예컨대 개개의 스캐닝 스트립들이 그렇게 하여 규정될 수 있는 비율에 중첩하도록 일어날 수 있고, 따라서 한편에서는 측정 해상도(measuring resolution)가 이들 영역들에서 증가될 수 있고 한편에서는 공중 비행체의 방위 또는 정렬 정정이 일어날 수 있다.

따라서 상기 방위는 중첩 영역들에서 표면 구조에서 일치 패턴들을 찾고, 일치들(coincidences)을 이용하여 공중 비행체의 이동 방향 및 방위, 특히 스캐닝 장치의 방위를 적응시킴으로써 결정되고 제어될 수 있다. 스캐닝 영역들의 이와 같은 비교는 여기서 특히 이미지 처리를 이용하여 일어날 수 있다. 게다가, 물체에 대한 공중 비행체의 이동의 감소에 의해 그리고 스캐닝 장치의 상수 해상도로, 특히 스캐닝 장치에 의해 스캐닝은 근본적으로 공중 비행체의 이동 방향에 수직으로 일어나고, 발생된 산포도에서의 점 해상도의 증가가 달성될 수 있다. 그것과 대조적으로, 마찬가지로 일정한 스캐닝 해상도 및 속도의 증가로, 점 해상도는 낮아질 수 있지만, 측정에 필요한 시간은 동시에 감소할 수 있다.

게다가, 공중 비행체로부터 또는 스캐닝 장치 또는 스캐닝 장치로부터 물체 표면까지의 측정 거리의 변화는 정밀도 또는 측정에 필요한 시간에 영향을 미칠 수 있다. 측정 거리는 예컨대 1과 50 센티미터, 특히 5와 20 센티미터 사이에 있다. 작은 거리들에 대해 측정 정밀도가 이것에 의해 증가될 수 있고, 스캐너에 의해 커버되는 스캐닝 면적 또는 스캐닝 스트립의 폭이 동시에 감소될 수 있다. 그 결과 특정 프로세스의 측정 주기가 (물체에 대한 공중 비행체의 주어진 속도에 대해) 증가할 수 있는데, 그 이유는 많은 수의 스캐닝 스트립들이 물체의 필요한 측정을 위해 생성되어야 하기 때문이다.

이동 경로의 최적화는 또한 이동 또는 비행 안정성에 대해 행해질 수 있다. 특히, 이러한 유형의 경로 최적화는 공중 비행체에 의해 다루어질 더 작은 비행 반경들, 및 실질적으로 이동들, 및/또는 유닛의 심각한 또는 장기간 감속 및 가속 위상들을 보상하지 않고, 특히 방향의 변경들, 즉 공중 비행체의 이동에 대해 달성될 "원형(circular)" 이동을 회피하기 위해 일어날 수 있다.

더욱이, 이동 최적화는 외부 참조 장치와 공중 비행체 사이의 근본적으로 연속적인 시선을 보장하기 위해 일어날 수 있고, 공중 비행체의 방위를 참조 또는 위치결정 및 결정하는 것이 연속해서 일어나고, 공중 비행체는 신뢰성 있게 제어될 수 있다. 게다가, 예컨대 장애물들 예컨대 로봇들 또는 이동 가능한 기계 부품들과의 충돌이 이동 경로의 최적화에 의해 회피될 수 있다. 이와 같은 장애물들은 또한 저당된 CAD 모델이 고려될 수 있고 및/또는 공중 비행체에 제공되는 추가의 센서들, 예컨대 레이더 센서들에 의해 식별될 수 있다.

본 발명의 틀 내에서, 참조 장치는 객체 좌표계와 관련하여 스캐닝 장치의 외부 측정 위치가 결정되도록 설계되는 위치 결정 장치, 및/또는 스캐닝 장치의 측정 방위가 객체 좌표계와 관련하여 결정될 수 있도록 설계되는 방위 결정 장치를 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 스캐닝 장치의 측정 위치 및 측정 방위는 공중 비행체 및 스캐닝 장치의 알려진 위치 관계 및 방위 관계를 이용하여 결정될 수 있고, 특히 공중 비행체 위치 및 공중 비행체 방위는 참조 장치에 의해 결정될 수 있다.

참조 정보의 결정에 의해, 스캐닝 유닛의 현재의 위치 및 현재의 방위가 결정될 수 있고, 여기서 이와 같은 결정은 각각의 참조 장치 - 위치결정 배열 및/또는 방위 결정 장치 - 에 의해 일어날 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 장치는 특히 레이저 비임으로 위치결정을 위해 겨냥될 수 있고, 동시에 장치의 방위는 특히 비디오 카메라에 의해 시각적으로 기록될 수 있다. 이러한 식으로 기록된 스캐닝 장치의 이미지로부터, 그것의 방위가 이미지 처리 및 스캐닝 장치의 식별을 이용하여 유도될 수 있다. 스캐닝 장치의 측정 방위 및 측정 위치를 결정하기 위해, 상기 장치는 직접 참조되지 않아야 하지만, 대안으로 또는 추가로 공중 비행체의 참조는 위에 기재한 원리들에 따라 일어날 수 있고, 측정 위치 및 측정 방위에 대한 공중 비행체 위치 및 공중 비행체 방위의 관계는 상기 관계를 이용하여 간접적으로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 측정 시스템에서 참조하기 위해, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체는 반사기를 포함할 수 있고, 참조 장치는 측지 측정 장치, 특히 토탈 스테이션 또는 레이저 트래커를 포함할 수 있다. 그렇게 함으로써, 측지 측정 장치는 거리 측정을 위한 광학 측정 비임을 발생하기 위한 방사원, 수직 축선을 규정하는 베이스 및 측정 비임의 방출 및 반사기에서 반사된 측정 비임의 적어도 일부의 수신을 위한 비임 편향 유닛을 포함할 수 있고, 여기서 광학 타겟 축선의 방위에 대해, 비임 편향 유닛은 수직 축선 및 이 수직 축선에 근본적으로 수직인 경사 축선을 중심으로 베이스에 대해 모터에 의해 피봇될 수 있다. 게다가, 각도 측정 기능은 타겟 축선의 방위의 고정밀도 검출을 위해 제공될 수 있고, 평가 수단은 데이터 저장 및 비임 편향 유닛의 방위를 제어하기 위해 제공될 수 있다. 광학 측정 비임은 또한 특히 연속해서 반사기로 지향될 수 있고, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체의 측정 위치가 결정될 수 있다.

토탈 스테이션과 관련하여, 이것은 특히 겨냥 장치, 특히 겨냥 망원경을 포함할 수 있고, 여기서 지지체는 측정 장치의 베이스에 대해 모터에 의해 피봇될 수 있고 겨냥 장치는 겨냥 장치의 방위를 변경하기 위해 지지체에 대해 피봇될 수 있고 겨냥 장치는 광학 겨냥축을 규정하는 적어도 하나의 방출 유닛 및 광학 타겟 축선에 평행한, 특히 동축인, 거리 측정을 위한 광학 측정 비임을 방출하기 위한 방사원을 포함한다.

레이저 트래커들 또는 레이저 스캐너들의 설계에 관해, 방사원은 베이스를 통해 규정되는 수직 축선을 중심으로 베이스에 대해 피봇 가능하도록 구현되는 예컨대 지지체에 제공될 수 있고, 또는 베이스에 제공될 수 있고, 여기서 방출된 방사선은 광학 비임 안내 요소들을 이용하여 타겟팅 유닛에 공급될 수 있다. 이 점과 관련하여 타겟팅 유닛은 예컨대 비임 편향 요소(예컨대 거울)로서 설계될 수 있다.

특히, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체에 전송될 수 있는 신호는 위치 정보를 포함할 수 있고, 여기서 위치 정보는 공중 비행체와 관련된 제 1 처리 유닛에서 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 데이터로 변환될 수 있고, 또는 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 데이터를 포함할 수 있고, 여기서 제어 데이터는 참조 장치와 관련된 제 2 처리 유닛을 이용하여 위치 정보로부터 결정될 수 있다.

대안으로 또는 심지어 추가로, 참조 장치는 특히 GPS, GLONASS 또는 갈릴레오로 표현되는 적어도 하나의 GNSS 위성을 포함할 수 있고, GNSS 위성은 GNSS 신호들을 제공하고, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체는 수신기 유닛, 특히 GNSS 안테나를 포함하고, 그 결과 GNSS 신호들이 수신될 수 있고 스캐닝 장치의 측정 위치가 수신된 GNSS 신호들로부터 결정될 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 참조 장치는 위치결정 신호들을 전송하기 위한 의사 위성 모듈을 포함할 수 있고, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체의 수신기 유닛은 위치결정 신호들이 수신될 수 있고 스캐닝 장치의 측정 위치 및/또는 측정 방위가 수신된 위치결정 신호들로부터 결정될 수 있도록 설계된다.

고수준 좌표계로, 측정 물체 표면 위에서 스캐닝 장치에 의해 국부적으로 측정된 좌표들의 변환을 실행할 수 있도록 하기 위해, 스캐닝 장치가 상기 좌표계와 관련하여 참조될 수 있고, 즉 스캐닝 장치의 각각의 위치 및 방위는 각각의 측정 지점들과 결합된다.

이러한 목적을 위해, 예컨대 측정 시스템(레이저 트래커) 또는 GNSS 시스템 또는 의사 위성 시스템은 참조 장치로서 사용될 수 있고, 여기서 공중 비행체 위에 배치된 모듈은 그것의 외부에 있는 시스템과 상호작용하고 또는 공중 비행체에 적용되는 패턴은 수동 결정을 위해 사용된다.

예컨대 레이저 트래커 또는 토탈 스테이션에 의해 구현될 수 있는 참조 장치 내의 측정 장치를 위해, 공중 비행체 및/또는 스캐닝 장치에는 측정 비임을 반사시키는 반사기 또는 모듈이 장비될 수 있고, 여기서 반사기는 비임 소스를 향해 다시 측정 비임을 반사시킬 수 있다. 그렇게 함으로써 측정 시스템은 겨냥 장치를 포함할 수 있고, 여기서 장치는 동력화된 방식으로 2개의 축선들로 자동으로 지향될 수 있고, 따라서, 타겟팅 유닛과 관련된 레이저 비임은 반사기를 향해 정밀하게 지향될 수 있다. 게다가, 시스템은 방위각의 측정을 위해 센서들을 포함할 수 있다. 상기 구성에서, 반사기를 겨냥할 때, 레이저 트래커에 관한 공중 비행체 및/또는 스캐닝 장치의 위치가 적극적으로(positively) 결정될 수 있다. 더욱이, 레이저 트래커는 객체 좌표계에서 측정될 물체 상의 규정된 기준점들을 측정하여 교정될 수 있고, 이것은 물체에 관해 스캐닝 장치의 측정 위치가 유도될 수 있게 한다. 공중 비행체를 제어하기 위해, 상기 위치 정보 및 임의의 방위 정보는 공중 비행체 또는 스캐닝 장치에 전송될 수 있다. 한편, 이것은 알려진 정보의 형태로 될 수 있고, 여기서 상기 정보는 공중 비행체 또는 스캐너에서 제어 데이터로 변환될 수 있고, 한편 제어 데이터는 측정 스테이션에서 상기 정보로부터 이미 발생될 수 있고 제어 목적들을 위해 공중 비행체 및/또는 스캐너에 전송될 수 있다.

측정 위치의 참조 또는 결정은 또한 GNSS 데이터를 이용하여 또는 의사 위성들의 홀에서 전달되는 신호들을 이용하여 달성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 공중 비행체 또는 스캐너는 적절한 수신 수단을 포함할 수 있고 위치 정보를 나타내는 수신된 신호들로부터 그 자신의 위치를 결정할 수 있다.

의사 위성들로부터 GNSS 신호들과 유사한 신호들을 전송 및 수신하는 것과 유사하게, 적절한 초광대역 전송기들에 의해 UWB 신호들(초광대역 신호들)을 전송하고 정합 수신기에 의해 공중 비행체에서 수신하는 것이 일어날 수 있다. 상이한 전송기들로부터의 복수의 수신된 신호들, 특히 적어도 3개의 이와 같은 신호들로부터, 또한 공중 비행체의 위치결정이 행해질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 예컨대 삼변측량(trilateration)이 전송기들의 신호들 및 알려진 위치들을 이용하여 행해질 수 있다.

본 발명의 틀 내에서, 참조 장치는 스캐닝 장치, 및 이 스캐닝 장치의 측정 방위 및/또는 측정 위치를 결정하기 위한 공중 비행체와 관련된 센서 유닛, 특히 경사 센서, 자력계, 가속도 센서, 회전 속도 센서 및/또는 속도 센서를 포함할 수 있다. 더욱이, 스캐닝 장치 및/또는 공중 비행체는 측정 방위를 부여하는 마커, 특히 규정된 패턴, 의사-랜덤 패턴, 바코드 및/또는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 참조 장치는 마커를 기록하고 마커의 위치 및 배열로부터 스캐너의 측정 방위를 결정하기 위한 기록 유닛, 특히 카메라를 포함할 수 있다. 참조 장치의 이와 같은 설계에 의해, 참조는 스캐닝 장치 또는 공중 비행체의 방위 또는 측정 방위에 대해 일어날 수 있다. 따라서, 방위는 내부 센서를 이용하여 결정될 수 있고, 및/또는 비디오 카메라에 의해, 및 방위 결정을 위해 제공되는 마커의 위치 및 배열에 종속하여, 카메라에 의해 기록되는, 스캐닝 장치 또는 공중 비행체의 이미지의 이미지 처리에 의해 기록 및 유도될 수 있다. 그렇게 함으로써, 방위를 결정하기 위한 센서 유닛은 3축 자력계와 조합하여 3개의 가속도 센서들, 3개의 회전 속도 센서들을 갖는 소위 IMU(관성 측정 유닛)를 포함한다. 공중 비행체 상의 마커들을 이용하여 공중 비행체의 방위 결정을 위해, 이들은 알려진 배열로 제공되고, 즉 알려진 방식으로 서로에 대해 배치되고 지향될 수 있다. 상기 마커들 또는 이들 중 적어도 일부는 이때 레이저 트래커 상의 카메라를 이용하여 기록될 수 있다. 공중 비행체의 방위는 특히 이미지 처리를 이용하여, 기록된 이미지 위의, 서로에 대한 마커들의 상대 위치 및 방위로부터 유도될 수 있다. 마커들은 이러한 목적을 위해 예컨대 LED들(발광 다이오드들)로서 구현될 수 있다. 상기 결정으로부터, 공중 비행체 또는 스캐닝 장치의 3개의 회전 자유도가 결정될 수 있다. 위치결정과 함께, 레이저 트래커 - 여기서 3의 병진 자유도가 결정될 수 있음 - 를 갖는 반사기를 겨냥함으로써, 상기 3의 병진 자유도는 또한 의사 위성들을 이용하는 위치결정에 의해 결정될 수 있고, 6의 자유도, 3의 병진 및 3의 회전 자유도 및 공간에서의 공중 비행체의 정확한 위치 및 방위가 결정될 수 있다.

게다가, 방위의 결정은 레이저 비임의 방출이 타겟팅 유닛 위, 즉 공중 비행체 위 또는 스캐닝 장치 위에 배치된 검출기의 방향에서 일어나는 방법에 의해 행해질 수 있고, 레이저 비임 전송 방향은 예컨대 방위 결정 장치에 의해 규정된다. 검출기 상의 레이저 비임의 입사 지점의 결정이 추종한다. 비임의 입사 방향은 상기 입사 지점으로부터 유도된다. 방출 방향과의 입사 방향의 연관성(association)을 이용하여, 레이저 소스 및 그러므로 타겟팅 유닛에 대해 검출기의 방위를 검출하는 것이 가능하다. 이와 같은 방법은 예컨대 WO 2008/138507로부터 알려져 있다.

유사한 방위 결정 방법이 예컨대 WO 2006/097408에 개시되어 있다. 방위는 여기서 수신기를 겨냥하는 측정 비임에 의해 규정되는 측정 비임 축선에 대한 수신기의 오프셋을 이용하여 결정될 수 있고, 여기서 입사 방향은 검출기 또는 검출기의 일부 검출 영역 위에서의 측정 비임의 입사 지점으로부터 유도된다.

공중 비행체의 방위에 대한 정보를 제공하는 다른 알려진 선택사항에 의해, 공중 비행체의 위치가 추적되고 이동 방향이 위치 변경들로부터 결정된다. 이동 방향이 공중 비행체의 특정 방위에 대응하는 것으로 가정하면, 공중 비행체의 방위에 대한 정보가 그로부터 유도될 수 있다. 위치 변경은 예컨대 GPS에 의한 연속 위치결정을 이용하여 결정될 수 있다.

게다가, 공간에서의 물체의 위치 및 각도 위치 또는 방위는 광학 측정 장치를 이용하여 일어날 수 있다. 그렇게 함으로써 측정 장치는 이미징 옵틱스 및 2차원으로 위치-분해하는(position-resolving) 검출기를 포함할 수 있다. 물체 또는 공중 비행체는 알려진 코드 패턴, 예컨대 바코드 또는 의사-랜덤 코드(pseudo-random code)를 가질 수 있고, 측정 장치에 의해 기록된 패턴은 평가될 수 있다. 기록된 코드의 위치에 종속하여, 공간에서의 공중 비행체의 각각의 위치에 관한 결론이 도출될 수 있다. 상기 원리에 대응하는 방법은 예컨대 EP 1 066 497에 개시되어 있다.

더욱이, 공중 비행체 및/또는 스캐닝 장치의 방위를 결정하기 위해, 복수의 수신기들이 드론 위에 배치될 수 있고, 여기서 각각의 수신기는 의사위성으로부터 신호들을 수신할 수 있다. 따라서, 좌표계에서의 위치가 임의의 수신기에 대해 결정될 수 있고, 공중 비행체의 방위는 서로에 대한 공중 비행체 상의 수신기들의 알려진 배열 및 위치로부터 결정될 수 있다.

방위를 결정하기 위한 위에서 언급한 선택사항들은 6의 자유도(6-DoF)의 그러므로 공간에서의 공중 비행체의 정확한 위치의 정확한 결정을 위한 공중 비행체의 위치결정과 조합하여 사용될 수 있다. 6의 자유도의 결정 및 그러므로 공중 비행체 또는 스캐닝 장치의 방위 및 위치의 참조는 추가로 공중 비행체 및/또는 하나 이상의 카메라들로 환경에서, 특히 제조 홀에서의 작업 영역에서의 규정된 패턴을 검출하는 스캐너에 의해 일어날 수 있고, 공중 비행체의 위치 및 방위는 기록된 패턴으로부터 유도될 수 있다. 패턴은 이러한 목적을 위해 예컨대 벽들, 천장들 및/또는 지면 위에 배치될 수 있고, 소위 의사-랜덤 패턴들로서 설계될 수 있다.

대안으로 또는 추가로, 참조 장치는 피봇 가능한 기준면, 특히 레이저면(laser plane)의 각각의 방출을 위한 광학 방출기들을 포함하는 광학 시스템으로서 설계될 수 있다. 상기 방출기들이 커버된 평면들(covered planes)을 통해 각각의 위치 정보를 제공한다는 점에서, 이들은 그러므로 "광학 의사위성들(optical pseudolite)"의 유형으로서 동작한다.

위치결정을 행하기 위해, 방출된 광학 방사선을 검출하거나 반사시킬 수 있고 따라서 위치결정을 가능하는, 공중 비행체 및/또는 스캐너 위의 검출기들 및/또는 반사기들은 또한 제공될 수 있다. 복수의 방출기들의 사용에 의해, 여기서는 예컨대 기록 가능한 작업 영역이 확대될 수 있고 또는 공중 비행체와 모든 이용 가능한 방출기들 사이의 시각적 제한의 존재가 방지될 수 있고, 따라서 시스템은 불필요한 설계(redundant design)가 된다.

본 발명에 따르면, 참조 장치는 공중 비행체의 이미지를 기록하기 위한, 거리 이미지 기록 유닛, 특히 RIM 카메라(Range Imaging)를 포함할 수 있고, 공중 비행체에 대한 거리 데이터에 종속한 이미지 지점 및/또는 컨투어는 이미지 및 측정 방위로부터 유도될 수 있고 및/또는 측정 위치가 그로부터 결정될 수 있다. 더욱이, 공중 비행체는 측정 환경에 배치된 위치 마킹, 특히 규정된 패턴 또는 의사-랜덤 패턴을 기록하기 위한 환경 기록 유닛, 특히 카메라를 포함할 수 있고, 여기서 측정 방위 및/또는 측정 위치의 결정이 이미지에 기록된 위치 마커의 위치 및 방위로부터 행해질 수 있다.

참조 장치와 관련된 거리 이미지 기록 유닛에 의해 공중 비행체는 점-분해되는 방식으로 기록될 수 있고 거리값은 각각의 이미지 지점에 또는 이미지 지점들의 각각 그룹에 할당될 수 있다. "레인지 이미지(Range Imaging)"의 이러한 원리는 카메라에서 구현될 수 있고, 여기서 상기 카메라는 공중 비행체를 향해 지향될 수 있고 따라서 이것은 이미지로서 기록될 수 있다. 기록된 데이터로부터 예컨대 공중 비행체의 컨투어가 이때 유도될 수 있고 알려진 타겟 컨투어와 비교되고 또는 기록된 컨투어는 타겟 컨투어와의 일치가 달성되도록 공간적으로 변환될 수 있다. 그것으로부터 결정될 수 있는 타겟 컨투어에 관해 기록된 컨투어의 위치를 이용하여 공중 비행체의 방위에 관해 결론이 도출될 수 있다. 더욱이, 방위 결정은 공중 비행체에 부착된 마커들을 이용하는 상기 원리에 따라 일어날 수 있다. 거리 값들의 기록에 의해, 예컨대 평균을 낸 거리 값들에 의해 또는 보상 계산에 의해, 카메라와 공중 비행체 사이의 거리가 또한 유도될 수 있고 따라서 모든 6의 자유도가 결정될 수 있다.

역 과정에 의해, 즉 공중 비행체에 부착된 카메라를 이용하여 공중 비행체의 주변들에 마커를 기록함으로써, 마찬가지로 공중 비행체의 위치 및 방위가 결정될 수 있다. 측정 환경에서의 위치 및 마커들은 이미 알려질 수 있고 또는 이를 위해 정확하게 규정될 수 있다. 예컨대 규정된 패턴들은 이러한 목적을 위해 카메라에 의해 기록될 수 있고 기록된 이미지 상에서의 이들의 위치 및 크기로부터 측정 방위 및/또는 측정 위치에 관한 결론이 내려질 수 있다.

본 발명은 또한 외부 객체 좌표계에서, 물체 표면, 특히 공산품의 측정 지점들의 3D 좌표들, 특히 복수의 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 삼각측량 원리에 기초한 물체 표면의 측정 지점들의 측정 표면들의, 특히 포인트 바이 포인트에 의한, 공간적으로 오프셋 가능한 로컬 광학 스캐닝 및 내부 스캐닝 좌표계에서 로컬 측정 지점 좌표들의 결정하는 것, 외부 객체 좌표계에서 로컬 측정 지점 좌표들을 참조하기 위해, 참조 정보, 특히 외부 측정 위치 및 측정 방위의 발생, 및 로컬 측정 지점 좌표들이 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서, 특히 산포도로서 존재하도록, 로컬 측정 지점 좌표들 및 참조 정보에 종속하여 외부 객체 좌표계에서 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하는 것이 제공된다. 더욱이, 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체에 의한 스캐닝의 변위가 일어나고, 특히 여기서 공중 비행체는 공중 정지하고 있는 지향되어 이동된다. 게다가, 본 발명에 따르면 공중 비행체는, 측정 거리들, 특히 측정 거리의 미리 규정된 범위를 유지하면서, 각각의 현재의 결정된 내부 측정 지점 좌표들을 고려하고 및/또는 디지털 모델에 의해 미리 규정된 물체 표면을 고려하면서 디지털 모델에 의해 규정된 비행 경로를 따라 물체 표면에 대해 자동으로 제어되면서 이동된다.

이와 같은 방법에 의해, 특히 스캐닝 위치의 변위에 의해, 물체들의 표면 좌표들이 완전 자동으로 결정될 수 있고, 여기서 표면의 측정 지점들의 기록이 공중 비행체를 이용하여 비행하는 동안, 특히 연속 또는 연속하는 스캐닝 변위에 의해 일어난다. 그러나, 전체 객체 정보는 이러한 기록 혼자로는 얻어질 수 없지만, 각각의 로컬 측정 지점들만은 스캔되거나 측정될 수 있다. 전체 객체 정보, 즉 객체 좌표계에서 표면 프로파일의, 예컨대 표면을 나타내는 산포도를 발생하기 위해, 각각의 측정 지점 좌표들은 고수준 좌표계에 전달되고 합병되어야 한다. 이와 같은 전달은 본 경우에 2개의 좌표계들 사이에서 참조를 이용하여 달성될 수 있다. 그 결과 점으로 분해되는 물체 이미지가 얻어지고, 이것은 특히 목표값들과 이미지를 비교하여 품질 보증하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 공중 비행체는 특히 연속적으로 결정된 외부 측정 위치 및 외부 측정 방위 및 물체 표면까지의 측정 거리에 종속하여 물체 표면에 대해 자동으로 제어되면서 이동되고 지향된다. 그 결과 물체 표면은 공중 비행체에 의해 자동으로 및 정밀하게 측정될 수 있고, 공중 비행체는 표면으로부터 그것의 거리 및 표면에 대한 각각의 방위 및 위치결정에 종속하여 연속해서 제어되고 물체 표면의 이동으로 적응된다. 그 결과 공중 비행체는 추가로 측정될 물체에 자동으로 지향될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 틀 내에서, 측정 지점들의 측정은 광학 스캐닝에 의해, 특히 스캐닝 장치에 의해 일어날 수 있고, 여기서 스캐닝 스트립들이 발생되고, 및/또는 측정 지점 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스들을 이용하여 측정 시스템에 의해 광학적으로 행해진다. 측정 프로세스에 대한 요건에 종속하여, 물체에 대한 적응 측정이 행해질 수 있다. 각각의 측정 방법이 예컨대 요청된 점 해상도 또는 측정 속도에 종속하여 선택될 수 있고, 그에 맞춰 물체 표면이 측정될 수 있다. 라인 스캐너들 또는 삼각측량 스캐너들은 표면의 한줄 한줄씩의 측정이 행해질 수 있는 일반적인 측정 수단을 나타낸다. 2차원 측정은 특히 내부 스캐닝 방향에 수직인 스캐너의 동시 상대 이동으로 일어날 수 있다.

더욱이, 본 발명의 틀 내에서 공중 비행체에 의한 완전 자동 데이터 획득이 일어날 수 있다. 이러한 목적을 위해 공중 비행체는 측정 프로세스를 시작한 후, 특히 측정 영역 또는 측정 볼륨의 규정을 이용하여 특정될 수 있는 측정 환경을 자동으로 조사할 수 있고, 상기 측정 환경 내에서 이동할 수 있고 그렇게 함으로써 측정 데이터, 즉 지점들까지의 거리들 및 지점들의 좌표들을 모은다. 그렇게 함으로써 측정 볼륨이 단계들에서 완전히 측정될 수 있고 디지털 기하학적 모델이 그로부터, 예컨대 CAD에 기초하여 생성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 공중 비행체는 예컨대 측정 물체, 예컨대 비행기의 내부를 통해 비행할 수 있고, 여기서 예컨대 내벽들 및 실내에서의 기술 장비가 스캐닝 장치를 이용하여 기록되고 측정될 수 있고, 공중 비행체의 이동이 아직 측정되지 않은 영역들까지 일어나도록 비행 경로는 연속해서 자동으로 적응될 수 있다. 게다가, 공중 비행체는 상기 측정들에 기초하여 어떠한 장애물도 지나 비행할 수 있고 따라서 훨씬 복잡한 실내들 또는 물체들의 측정을 제공한다. 측정 환경의 완전 자동 측정에 이어, 공중 비행체는 그것의 시작 지점으로 복귀하고 거기에 착륙하고 이용 가능한 수집된 데이터를 만들 수 있다.

본 발명에 따르면, 대안으로 또는 추가로 물체 표면의 위치 및/또는 타겟 프로파일이 미리 규정되고, 특히 디지털 모델, 특히 CAD 모델에 의해 특정될 수 있고, 특히 여기서 미리 규정된 물체 표면에 기초하여 각각의 타겟 표면 좌표들은 각각의 3D 좌표들과 비교되고 특히 여기서 참조 장치는 미리 규정된 기준점들을 참조하여 물체 표면에 참조된다. 게다가, 공중 비행체는 비행 경로를 따라 이동될 수 있고, 여기서 비행 경로는 표면 위치 및 표면 프로파일에 종속하여, 특히 자동으로 결정될 수 있다.

타겟 표면을 특정함으로써, 표면을 따라 공중 비행체를 제어하는 것이 그것에 기초하여 일어날 수 있고, 여기서 또한 규정된 거리는 표면과 공중 비행체 사이에서 유지되고 비행 경로는 상기 거리에서 비행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 비행 경로 및/또는 비행 속도는 스캐닝 이동, 스캐닝 시간, 스캐닝 정밀도, 공중 비행체의 이동 안정성, 공중 비행체 위치 및 방위 결정 및/또는 충돌 회피에 관해 최적화될 수 있고, 특히 물체, 장애물까지의 거리가 결정될 수 있다.

더욱이, 그렇게 함으로써 스캐닝 스트립들은 비행 경로에 종속하여 적어도 부분적으로 중첩될 수 있고, 그것에 의해 스캐닝 정밀도, 스캐닝 이동 및 스캐닝 시간이 조정될 수 있고 및/또는 공중 비행체의 이동 및 방위 및/또는 측정 방위가 결정될 수 있고 및/또는 스캐닝 스트립들의 중첩 영역의 분석을 이용하여, 특히 이미지 처리에 의해 조정될 수 있다.

비행 경로의 최적화 또는 적응이 행해질 수 있고 및/또는 측정 요건들에 종속하여 자동으로 실행할 수 있다. 예를 들어, 공중 비행체의 이동이 근본적으로 꼭 맞는 곡선 반경들이 없는 비행 곡선을 기술하고 따라서 실질적으로 공중 비행체의 균일 이동을 가능하게 하도록 비행 경로가 자동으로 특정될 수 있다. 이것은 특히 급작스런 감속 또는 가속 전환들(maneuvers)이 방지되거나 금지되게 하고 그 결과 측정 시간의 감소 및 측정 정밀도의 증가가 달성되게 한다. 비행 경로에서, 예컨대 이동 가능한 기계 부품들과 같은 장애물들이 또한 고려될 수 있고 자동 적응이 행해질 수 있다. 게다가, 시각적 접촉(visual contact)이 경로 적응에 의해 제어 특징들을 개선시키는 장치와 상호작용한 장치와 공중 비행체 사이에 유지될 수 있다.

더욱이, 스캐닝 정밀도는 스캐닝 변위 중 생기는 스캐닝 스트립들의 중첩비, 예컨대 스트립 폭의 5% 내지 50% 사이의 중첩을 선택하여 제어될 수 있다. 게다가, 이것은 스캐닝 속도 및 스캐닝 시간에 대한 효과들을 가질 수 있고, 여기서 더 큰 중첩에 의한 정밀도의 증가는 측정 시간의 증가를 초래할 수 있다. 또, 속도 및 시간은 여기서 반대로 작용할 수 있고, 즉 스캐닝 속도의 증가를 위해, 필요한 스캐닝 시간은 감소된다. 기재한 중첩에 의해, 또한 공중 비행체의 방위 및 이동이 "서둘러서(on-the-fly)" 일정하게 일어날 수 있다. 이러한 목적을 위해, 중첩 영역들은 이미지 처리를 이용하여 분석될 수 있고, 여기서 예컨대 일치 패턴들은 그렇게 함으로써 2개의 인접한 중첩한 스트립들에서 찾아질 수 있다고, 방위 또는 위치 참조가 그것에 기초하여 일어날 수 있다.

게다가, 본 발명에 따르면 위치결정 신호들, 특히 의사 위성들 및/또는 GNSS 신호들에 의해 제공된 신호들은 본 발명의 틀 내에서 수신될 수 있고, 특히 여기서 GNSS 신호들은 GPS, GLONASS 또는 갈릴레오 신호들에 의해 표현되고, 외부 측정 위치가 수신된 위치결정 신호들로부터 결정될 수 있고, 및/또는 외부 측정 위치의 결정은 특히 공중 비행체에서 반사되는 반사된 측정 비임을 이용하여 일어날 수 있다.

내부 좌표계로부터 외부 좌표계로의 측정 좌표들의 변환이 완료될 수 있는 참조를 위해, 공중 비행체의 상대 또는 절대 위치결정을 위한 신호들이 공중 비행체에 제공되고 수신될 수 있다. 따라서 스캐닝에 의해 기록된 측정 좌표들은 각각의 외부 위치 및/또는 시간 정보와 조합될 수 있고 상기 데이터 조합으로부터 측정될 물체에 대한 위치 및/또는 측정된 지점들의 상대적인 측지학적으로 정확한 위치가 유도될 수 있다. 더욱이, 참조를 위해 측정 비임, 예컨대 레이저 비임은 공중 비행체에서, 특히 이러한 목적을 위해 제공되는 반사 유닛에서 반사되고, 반사된 비임으로부터, 공중 비행체의 위치결정 및 그러므로 참조가 일어날 수 있다. 측정 비임은 또한 연속해서 또는 연속적으로 비행 방향으로 지향될 수 있고 참조가 끊임없이 일어날 수 있다.

본 발명에 따르면, 측정 방위를 결정하는 것은 피치, 롤 및 요 방향들에서 일어날 수 있고, 특히 결정은 공중 비행체와 관련된 내부 센서 유닛을 이용하여, 특히 경사 센서, 자력계, 가속도 센서, 회전 속도 센서 및/또는 속도 센서를 이용하여 일어날 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 측정 방위를 결정하는 것은 측정 방위를 부여하는 공중 비행체와 관련된 마커, 특히 발광 다이오드들과, 마커의 위치 및 배열로부터 측정 방위를 결정하기 위한 마커의, 특히 카메라를 이용한 기록의 조합에 의해 일어날 수 있다.

공중 비행체의 6의 자유도 - 3의 병진 및 3의 회전 자유도 - 를 결정하는 것은 또한 장치 방위를 결정하여 일어날 수 있다. 이러한 목적을 위해, 공중 비행체와 관련된 센서들, 즉 내부 센서들이 사용될 수 있다. 예를 들어, IMU(관성 측정 유닛) - 보통 3개의 가속도 센서들, 3개의 회전 속도 센서들 - 및 3축 자력계가 공중 비행체에 통합될 수 있고, 이것에 의해 중력장에 대한 공중 비행체의 정확한 방위 및 방위각이 연속해서 발생할 수 있다. 따라서 방위가 기록 유닛에 대한 공중 비행체의 시선과 관계 없이 정밀하게 결정될 수 있고 공중 비행체를 제어하기 위해 고려될 수 있다. 만약 이와 같은 시선이 예컨대 카메라에 대해 존재하면, 이때 공중 비행체 위에 제공된 마커들은 카메라에 의해 기록될 수 있고 기록된 이미지 위의 이들의 위치 및 방위가 특히 이미지 처리에 의해 분석될 수 있다. 이것으로부터, 공중 비행체의 방위가 또한 좌표계에 대해 3개까지의 축선에서의 카메라 위치의 지식으로, 카메라에 대해 결정될 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 측정 방위는 특히 자동으로 수직선에 대해 평행하게 지향될 수 있고 및/또는 특히 짐발 서스펜션에 의해 및/또는 측정 방위의 규정된 범위를 위한 지향 수단에 의해 공중 비행체 방위에 대해 규정될 수 있고, 특히 여기서 피봇팅은 2개의 축선들에서, 특히 3개의 축선들에서 일어날 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 정보 및/또는 제어 명령들, 특히 객체 데이터는 공중 비행체에 입력될 수 있고, 특히 발생된 산포도는 특히 디스플레이 상에 출력될 수 있다.

물체의 측정 또는 스캐닝 중, 스캐닝 방위의 일정한 평행 방위 또는 수직 방향에 대한 측정 방위가 달성될 수 있고, 짐발 서스펜션에 의해 구현된다. 예를 들어, 이와 같은 장치는 2차원 및 평평한 면들을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 측정 방위가 편향되고 공중 비행체에 대해 겨냥된 방식으로 피봇될 수 있는 지향 수단을 이용하여, 스캐닝 방향이 적응될 수 있고 따라서 스캐닝이 예컨대 액세스하기 곤란한 측정 물체 위치들에 대해 용이하게 될 수 있다. 이것에 의해 스캐닝의 방위 및 공중 비행체에 대한 그것의 변경이 또한 기록되고 측정 지점 좌표들 또는 3D 좌표들의 결정에 고려될 수 있다.

특히, 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 명령들은 공중 비행체에 입력될 수 있고 및/또는 공중 비행체에 대해 제공되는 리모트 컨트롤러에 의해 공중 비행체에 전송될 수 있다. 그렇게 됨으로써 전송은 공중 비행체 및 참조 장치 및/또는 리모트 컨트롤러 사이에서 케이블에 의해 일어날 수 있고, 여기서 공중 비행체로의 전력의 공급 또한 케이블에 의해 일어날 수 있다. 예컨대 공중 비행체 위에 있는 회전자들의 회전 속도 또는 회전자들의 방위는 이러한 식으로 제어될 수 있고, 따라서 공중 비행체는 겨냥된 방식으로 이동될 수 있다. 더욱이, 측정 물체 정보가 입력되어, 공중 비행체의 자동 제어에 도움이 되게 할 수 있고 및/또는 공중 비행체의 자동 제어가 실행되게 할 수 있다. 특히 스캐닝 프로세스 동안, 공중 비행체 및/또는 리모트 컨트롤러 상의 디스플레이를 이용하여, 예컨대 정보가 사용자에게 제공될 수 있다. 그렇게 함으로써, 예컨대 피측정 지점들이 표시될 수 있고 측정의 진행이 추적될 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 측정 시스템에 사용하기 위해, 특히 공중 비행체가 지향될 수 있고 공중 정지 동안 이동될 수 있는, 자동, 무인, 제어 가능 공중 비행체, 특히 드론을 제공한다. 그렇게 함으로써, 외부 객체 좌표계에 대해 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 데이터가 수신될 수 있고 및/또는 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 데이터가 공중 비행체의 비행 방위 및 비행 위치를 결정하기 위해 수신 가능한 참조 정보로부터 처리 유닛에 의해 유도될 수 있고, 특히 여기서 비행 방위는 공중 비행체와 관련된 방위 결정 유닛에 의해 결정될 수 있다. 공중 비행체는 특히 물체 표면의 측정 지점들을 포인트 바이 포인트, 광학 스캐닝을 하고, 내부 스캐닝 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한, 삼각측량 원리에 기초한 광학 스캐닝 장치를 보유한다. 게다가, 처리 유닛은 내부 측정 지점 좌표들이 외부 객체 좌표계에서 참조될 수 있도록 구성되고, 외부 객체 좌표계에서 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하는 것이 내부 측정 지점 좌표들로부터 그리고 내부 측정 지점 좌표들의 참조하는 것으로 행해질 수 있고, 그 결과 내부 측정 지점 좌표들은 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서, 특히 산포도로서 제공된다. 게다가, 공중 비행체를 제어하기 위한 제어 데이터는 공중 비행체가, 스캐닝 장치를 이용하여 결정된 각각의 현재의 내부 측정 지점 좌표들을 고려하여 및/또는 디지털 모델에 의해 미리 규정된 물체 표면을 고려하여, 물체 표면에 대해 제어되면서 그리고 측정 거리들, 특히 측정 거리의 미리 규정된 범위를 유지하는 동안, 디지털 모델에 의해 규정된 비행 경로를 따라 자동으로 이동되도록 구성된다.

본 발명의 틀 내에서, 본 발명에 따른 공중 비행체의 제어 데이터는 또한 특히 연속해서 결정되는 측정 위치, 및 스캐닝 장치를 이용하여 결정될 수 있는 물체 표면에 대한 측정 방위 및/또는 측정 거리에 종속하여, 공중 비행체가 물체 표면에 대해 자동으로 제어되면서 이동될 수 있고 지향되도록 구성될 수 있다. 그에 더하여, 본 발명에 따르면 스캐닝 장치는 광학 스캐닝 장치 - 여기서 스캐닝 스트립들은 공중 비행체의 이동 중 발생될 수 있음, - 및/또는 측정 지점 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스들을 이용하는 측정 시스템을 포함할 수 있고, 특히 여기서 스캐닝 장치는 라인 스캐너, 스트립 프로젝션 스캐너 및/또는 카메라를 포함한다. 더욱이, 방위 결정 유닛은 센서 유닛, 특히 경사 센서, 자력계, 가속도 센서, 회전 속도 센서 및/또는 속도 센서를 포함할 수 있고 및/또는 공중 비행체는 물체까지의 거리를 측정하기 위해 거리 측정 센서, 특히 레이더를 포함할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 공중 비행체는 짐발 서스펜션, 및/또는 스캐닝 장치의 규정된 방위, 특히 수직 방향에 대한 자동 평행 방위를 위한 지향 수단을 포함할 수 있고, 특히 여기서 스캐닝 장치는 2개의 축선, 특히 3개의 축선들로 피봇될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 공중 비행체는 입력 유닛, 특히 키보드, 접촉-감응형 디스플레이 및 정보 및/또는 제어 명령들의, 특히 객체 데이터의 입력을 위한 데이터 인터페이스, 및/또는 정보, 특히 발생된 산포도를 출력하기 위한 출력 유닛, 특히 디스플레이, 및/또는 공중 비행체를 제어하기 위한 리모트 컨트롤러를 포함할 수 있다.

공중 비행체는 그것이 물체의 측정 또는 스캐닝이 자동으로 제어되는 동안 실행될 수 있게 하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 장치는 예컨대 회전자들 및 회전자들의 방위를 이용하여 물체 표면을 따라 지향되어 이동될 수 있다. 물체 표면까지의 공중 비행체의 측정 거리는 연속해서 제어를 위해 고려될 수 있고, 여기서 상기 거리는 표면 측정을 동시에 행할 수 있는, 공중 비행체에 의해 보유되는 스캐너에 의해 결정될 수 있다. 비행을 제어하기 위한 제어 데이터는 또한 공중 비행체 및 측정 물체의 위치 및 방위 정보를 포함할 수 있고, 이것에 기초하여, 공중 비행체를 이동시키고 있는 수단의 적응 제어가 실행될 수 있다. 따라서, 스캐너는, 특히 스캐닝 방향에 근본적으로 수직으로 물체 표면에 대해 연속해서 변위 또는 이동될 수 있고, 표면은 스캐너에 의해 기록될 수 있다. 그렇게 됨으로써, 스캐닝이 포인트 바이 포인트로 일어날 수 있고, 즉 표면은 특정 점 해상도, 특히 밀리미터 당 100까지의 측정 지점들의 해상도로, 및/또는 시간 해상도로, 특히 규정된 시간 간격으로 측정 지점의 반복 측정에 의해, 스캐너에 의해 기록될 수 있다.

이러한 목적을 위해, 예컨대 공중 비행체는 물체 표면, 특히 스캐닝 스트립의 일부가 반복적으로 통과하여(overflown) 측정되도록 제어될 수 있다. 공중 비행체의 현재의 위치 및 방위를 참조함으로써, 측정된 지점들 및 이런 식으로 결정된 좌표들은 고수준 좌표계로 변환될 수 있고 따라서 물체는 적어도 부분적으로, 특히 완전히 기록된다.

특히 스캐너, 예컨대 삼각측량 지점 측정을 이용하여 구현되는 라인 스캐너가 이와 같은 공중 비행체를 위한 스캐닝 장치로서 사용될 수 있다. 이와 같은 시스템은 표면을 한라인 한라인씩 기록할 수 있고, 시스템 자신의 이동들의 결과로서 영역들을 스캔할 수 있다. 그것에 의해, 측정될 물체에 대한 스캐닝 유닛의 방위가 조정될 수 있고 측정 조건들이 적응될 수 있다. 지향 수단은 이러한 목적을 위해, 스캐닝 유닛의 지향(orientation)이 달성될 수 있는 공중 비행체 위에 제공될 수 있다. 겨냥된 스캐너 정렬을 위한 필수 조건이, 물체에 대해 공중 비행체의 방위를 결정하기 위해, 다른 센서들, 예컨대 IMU가 공중 비행체 위에 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체는 외부 객체 좌표계에서, 특히 공산품의 3D 좌표들, 특히 복수의 3D 좌표들을 결정하는 측정 시스템을 위한 삼각측량 원리에 기초하여 광학 스캐닝 장치를 보유하도록 사용될 수 있다.

본 발명은 또한, 만약 프로그램이 전자 데이터 처리 유닛으로 구현되면, 기계-판독 가능 매체 위에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 전자파로 구현되는 컴퓨터 데이터 신호를 제공한다.

컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 데이터 신호는, 물체 표면들의 3D 좌표들을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법이 자동, 무인, 제어 가능 공중 비행체에 의해 행해질 수 있는, 특히 알고리즘의 형태로 거기에 제어 명령들이 제공되도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 본 발명의 추가의 이점이 또한 논의되는, 단지 예로서 도면에 개략적으로 도시된 특정 예시적인 실시예들을 이용하여 이하에 더 상세히 기재된다.

도 1은 종래 기술에 따른 측정 시스템을 나타내고;
도 2는 공중 비행체 및 이 공중 비행체의 위치 및 방위를 결정하기 위한 측정 스테이션을 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템을 나타내고;
도 3은 2개의 레이저 트래커들 및 공중 비행체를 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템의 다른 실시예를 나타내고;
도 4는 의사 위성들 및 공중 비행체를 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템의 다른 실시예를 나타내고;
도 5는 본 발명에 따른 공중 비행체에 대한 2개의 비행 경로들을 나타낸다.

도 1은 종래 기술에 따른 물체(60)의 3D 좌표들을 결정하기 위한 측정 시스템(50)을 나타낸다. 측정 시스템(50)은 여기서 카메라(52) 및 모바일 스캐닝 유닛(53)을 갖는 레이저 트래커(51)를 포함한다. 마커들(54)은 또한 카메라(52)에 의해 기록되고 그것의 위치 및 배열로부터 스캐닝 유닛(53)의 방위가 이미지 처리 프로세스를 이용하여 결정될 수 있는 스캐닝 유닛(53)에 부착된다. 게다가, 측정 비임(55)은 레이저 트래커(51)에 의해 방출되고 스캐닝 유닛(53)에서의 반사기(56)는 비임(55)에 의해 겨냥된다. 이것은 스캐닝 유닛(53)의 위치가 물체(60) 및 레이저 트래커(51)에 의해 결정될 수 있게 한다. 게다가, 스캐닝 비임(57)은 스캐너(53)에서 방출되고, 이 스캐너(53)에 의해 물체 표면이 스캔되고 표면의 각각의 위치의 로컬 측정 좌표들이 결정될 수 있다. 상기 배열에 의해, 이렇게 측정된 물체(60) 상의 측정 지점들은 레이저 트래커(51)를 이용하여 객체 좌표계에서 참조될 수 있고, 물체(60)의 글로벌 3D 좌표들이 발생될 수 있다. 평가 유닛(58)은 특히 물체(60)에 대한 레이저 트래커(53)의 알려진 상대 위치 및 방위를 고려하여, 스캐닝 유닛(53)의 측정 좌표들 및 결정된 현재의 위치 및 방위를 합병하기 위해 제공된다. 이와 같은 측정 시스템들(50)은 예컨대 비행기 또는 자동차들을 측정할 때, 예컨대 제조 시 사용되고, 제조 중 작업물들의 품질 제어를 가능하게 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 측정 시스템(10)의 실시예가 도시된다. 레이저 트래커(30)에 의해 구현되는 참조 장치는 여기서 기록 유닛(31), 예컨대 비디오 카메라, 측정 비임(33)의 방출을 위한 타겟팅 유닛(32) 및 평가 유닛(34)을 포함한다. 더욱이, 신호들(35)은 공중 비행체(20)에 전송될 수 있다. 공중 비행체는 측정될 물체(60)를 향해 스캐닝하기 위한 방사선(22)을 방출하는 스캐너로 구현되는 스캐닝 장치(21)를 보유한다. 또한, 레이저 트래커(30) 및 마커들(24), 특히 발광 다이오드들에 의해 방출되는 측정 비임(35)을 반사시키는 반사기(23)가 규정된 위치 및 배열로 공중 비행체(20) 위에 배치된다. 더욱이, 공중 비행체(20)는 공중 비행체(20)의 비행 이동을 가능하게 하는 적어도 2개, 특히 4개의 회전자들(25)(사시도로 나타냄)을 포함한다.

물체(60)를 측정하기 위해, 물체(60) 상의 위치들이 CAD 데이터로부터 알려져 있는 기준점들(61)이 겨냥될 수 있고 따라서 레이저 트래커(30)는 객체 좌표계에서 교정될 수 있다. 공중 비행체(20)는 물체 표면을 따라 물체(60)를 따라 이동될 수 있고, 여기서 스캐너는 이동 중 스캐닝 방사선(22)을 이용하여 물체 표면 위의 측정 지점들을 스캔한다. 그렇게 함으로써, 각각의 표면 지점들의 로컬 측정 지점 좌표들이 스캐너에서 결정될 수 있다.

전체 표면 프로파일의 기록 또는 측정을 위해, 객체 좌표계에서의 국부 좌표들의 참조가 이루어질 수 있다. 한편, 이러한 목적을 위해, 공중 비행체(20)의 방위는 기록 유닛(31)에 의해 마커들(24)을 기록하고 예컨대 이미지 처리를 이용하여 그것에 의해 발행된 이미지를 마커들(24)에 의해 평가하여 결정된다. 정확한 방위 결정은 여기서 공중 비행체(20) 상의 마커들(24)의 규정된 배열 및 이미지에서의 이들의 위치를 이용하여 일어날 수 있다. 게다가, 한편 공중 비행체(20)의 위치는 레이저 트래커(30)의 타겟팅 유닛(32)에 의해 방출된 측정 비임(33)에 의해 반사기(23)를 겨냥하여 결정된다. 비임(33)은 레이저 트래커(30)에 의해 반사되어 기록되고 예컨대, 레이저 트래커(30)에 대한 공중 비행체(20)의 정확한 위치가 측정 레이저 펄스의 전이 시간 및 타겟팅 유닛(32)의 결정 가능한 방위가 결정된다. 상기 정보에 의해, 3D 물체 좌표들은, 특히 평가 유닛(34)을 이용하여, 이렇게 유도되고 산포도로서 표현되고 CAD 모델로 전달된다. 그렇게 함으로써, CAD 데이터에 존재하는 타겟 좌표들의 결정된 좌표들로부터 임의의 편차가 동시에 결정될 수 있고 예컨대 컬러로 디스플레이 상에 그래픽으로 표시된다. 더욱이, 공중 비행체는 레이저 트래커(30)로부터 공중 비행체로 전송된 신호들(35)을 이용하여 제어될 수 있고, 여기서, 물체(60)에 관한 공중 비행체(30)의 거리, 위치 및 방위가 제어 목적들을 위해 고려될 수 있다.

측정 시스템(10)으로 측정하기 전에, 사용자는 CAD 모델에 기초하여 적합한 소프트웨어를 이용하여, 측정될 물체, 예컨대 차량 지붕의 영역을 규정할 수 있다. 레이저 트래커(30)에 CAD 모델의 공간 관계는 이후 CAD 모델에서 좌표들로서 특정되는, 차량 상의 적어도 3개의 규정된 기준점들(61)의 교정에 의해 결정될 수 있다. 물체 부분의 선택에 추종하여, 최적 비행 경로가 계산될 수 있다. 그렇게 함으로써 예컨대 40 cm의 스캐너(21)의 최적 거리는 또한 예컨대 20%의 스캐닝으로부터 일어나는, 예컨대 스캐닝 스트립들의 중첩 영역이 고려될 수 있다.

측정 프로세스가 사용자에 의해 시작되면, 공중 비행체(20)의 현재의 위치 및 방위가 레이저 트래커(30)에 의해 기록될 수 있고 평가 유닛(34)에 전송될 수 있다. 기록된 값들은 계산된 비행 경로로부터 목표값들과 비교될 수 있고 신호들(35)은 그것으로부터 유도될 수 있고, 공중 비행체(20)에 무선으로 전송될 수 있다. 따라서, 공중 비행체(20)의 위치 및 방위가 연속해서 보정되고 결정된 비행 경로로 적응될 수 있다.

공중 비행체(20)가 기록될 물체(60)에 도달되면, 스캐너(21)는 표면 지점들의 스캐닝을 시작할 수 있다. 측정 지점 좌표들은 마찬가지로 평가 유닛(34)에 무선으로 전송될 수 있고, 여기서 이들은 공중 비행체(20)의 기록된 위치 및 방위와 함께 처리되어 저장될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 측정 시스템(10)의 다른 실시예를 나타낸다. 예컨대, 공중 비행체(20)의 6 자유도, 즉 위치 및 방위를 참조, 즉 결정하기 위해, 카메라(31a,31b) 및 측정 비임(33a,33b)을 방출하는 타겟팅 유닛(32a,32b)을 각각 갖는 2개의 레이저 트래커들(30a,30b)이 상기 실시예에 제공된다. 공중 비행체(20)에는 또한 참조 장치와 상호작용하는 수단 또는 2개의 레이저 트래커들(30a,30b)이 제공되고, 여기서 마커들(24)은 방위를 부여하고 반사기(23)는 위치를 부여한다. 물체(60)의 스캐닝은 스캐너(21)를 이용하여 일어난다. 더욱이, 제어 유닛(40)이 제공되어, 공중 비행체(20)의 제어가 이루어질 수 있게 한다. 이러한 목적을 위해, 제어 유닛(40)은 공중 비행체의 각각의 현재의 위치 및 방위를 포함할 수 있고 공중 비행체(20)에 의해 수신될 수 있는 신호들(35)을 전송할 수 있는 레이저 트래커들(30a,30b)로부터 신호들을 수신할 수 있다. 그렇게 함으로써, 전송된 신호들(35)은 참조 정보로부터, 즉 스캐너(21)의 위치 및 방위로부터 발생되고, 물체 표면의 지식을 이용하여 물체(60)를 따라 공중 비행체(20)의 제어를 가능하게 하는 제어 데이터를 표현할 수 있다.

더욱이, 공중 비행체(20)가 예컨대 표면 프로파일에 근본적으로 평행한 규정된 경로를 따라 이동될 수 있고, 그렇게 함으로써, 스캐너(21)에 의해 결정될 수 있는 물체 표면까지의 거리가 또한 고려될 수 있도록, 제어 유닛(40)은 이용 가능한 CAD 데이터, 예컨대, 물체(60)의 디지털 표면 모델에 종속하여 공중 비행체(20)의 제어를 행할 수 있다.

더욱이, 이러한 실시예에 의해, 공중 비행체(20)의 제어는 중복되도록(to be redundant) 설계될 수 있다. 만약 예컨대 레이저 트래커들(30a,30b) 중 하나와 공중 비행체(20) 사이에 시야 제약이 있다면, 이때 위치 및 방위 결정은 제 2 트래커(30a,30b)를 이용하여 계속 일어날 것이고 공중 비행체(20)는 제어될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 공중 비행체(20)의 트래킹 또는 측정 - 일단 시야 제약이 검출되면, 즉 일단 트래커들(30a,30b)이 더 이상 공중 비행체(20) 위의 마커들(24) 및/또는 반사기(23)를 검출할 수 없으면 - 은 하나의 레이저 트래커로부터 다른 레이저 트래커(30a,30b)로 이동되고, 그렇게 함으로써 측정 시스템(10)의 동작은 시선의 중단의 경우에도 보장된다.

도 4는 공간에 분포된 의사 위성들(70a,70b), 소위 "의사 위성들(pseudo satellites)"을 갖는 공중 비행체(20)에 대해, 예컨대 제조 홀(production hall)에서의 측정을 위해, 참조 장치로서 설계된 실내 위치결정 시스템을 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템(10)의 다른 실시예를 나타내고, 여기서 2개의 의사 위성들(70a,70b)은 여기서 예로서 도시되지만, 다른 "의사 위성들(pseudolites)"이 참조를 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 공중 비행체(20)의 위치는 4개의 이와 같은 의사 위성들의 신호들로부터 특유하게 결정될 수 있다. 특히, 만약 신호들이 공통 시간축을 가지면, 3개의 의사 위성들로부터의 신호들의 수신은 정확한 위치결정을 위해 충분할 수 있다. 공중 비행체(20) 또는 드론은 또한 3개의(상 또는 하로 경사진) 지향된 스캐닝 장치들(21a,21b,21c), 예컨대 삼각측량 스캐너들, 및 의사 위성들(70a,70b)에 의해 전송된 신호(71)를 이용하여 위치결정을 가능하게 하는 수신기 유닛(26)을 포함한다. 그렇게 함으로써 신호들(71)은 위치 정보를 표현할 수 있고, 이 위치 정보를 이용하여 - GNSS 시스템과 근본적으로 유사하게 - 상대 위치결정이 복수의 신호들(71)을 수신할 때 가능하다. 게다가, 3개의 가속도 센서들 및 3개의 회전 속도 센서들로 구성되는 - 관성 측정 유닛(IMU)으로 구성되는 센서 유닛(27) 및 3축 자력계는 공중 비행체(20)에 통합될 수 있다. 상기 센서 유닛(27)을 이용하여, 공중 비행체(20)의 위치 및 방위는 고수준 객체 좌표계와 관련하여 결정될 수 있고, 따라서, 객체 좌표계를 갖는 각각의 스캐너(21a,21b,21c)의 국부 좌표계의 참조가 행해진다. 게다가, 처리 또는 컴퓨팅 유닛(28)이 공중 비행체(20)에 제공될 수 있다.

사용자는 사무실 컴퓨터 위에서 CAD 모델을 이용하여 측정될 물체(60)의 영역을 규정할 수 있다. 최적화된 기준 및 물체 좌표들에 따라, 비행 경로가 이렇게 계산될 수 있고, 예컨대 케이블 접속에 의해 또는 무선에 의해, 공중 비행체(20)의 컴퓨팅 유닛(28)에 전송되고 거기에 저장될 수 있다.

일단 프로세스가 사용자에 의해 시작되면, 현재의 위치 및 방위가 수신기 유닛(26) 및 센서 유닛(27)에 의해 결정될 수 있고 컴퓨팅 유닛(28)에 전달될 수 있다. 기록된 위치 및 방위 값들은 계산된 비행 경로의 목표값들과 비교될 수 있고 공중 비행체(20)의 회전자들(25)의 제어 신호들은 그것으로부터 유도될 수 있다. 이것에 의해 공중 비행체(20)의 위치가 비행 경로로 적응될 수 있다.

표면 측정을 위한 타겟 거리 또는 타겟 영역을 달성하면, 물체(60)와 마주하는 스캐너(21b)는 표면 지점들의 좌표들을 결정하는 것을 시작할 수 있다. 이들은 참조 정보, 즉 공중 비행체(20)의 위치 및 방위의 기록된 값들과 함께 메모리에 배치될 수 있다. 측정을 성공적으로 실행한 후 및/또는 측정 중, 측정 값들 또는 측정 좌표들은 공중 비행체(20)에 의해 케이블 접속을 통해 또는 무선을 이용하여 컴퓨터 및/또는 평가 유닛에 전송될 수 있다. 거기서 각각의 좌표들로의 국부 좌표들의 변환이 참조 정보에 종속하여 CAD 시스템에서 행해질 수 있고 물체(60)의 타겟 상태와 현재 상태의 비교가 행해질 수 있다.

도 5는 물체 표면(65)의 측정을 위해 공중 비행체(20)가 이동될 수 있는 2개의 최적화된 비행 경로들(81,82)을 나타낸다. 그런데 비행 경로(81)에 의해, 공중 비행체(20)에 대한 가능한 짧은 비행 경로가 표면(65)이 완전히 측정되도록 하기 위해 달성되어야 하고 매우 짧은 측정 시간이 달성되어야 하고, 긴밀한 곡선 반영들이 회피될 수 있는 경로(82)에 의해 경로가 규정된다. 동시에 높은 측정 정밀도가 비행 경로(82)에 의해 달성될 수 있는데, 그 이유는 경로(82)의 코스 중 표면(65)의 적어도 일부들은 반복해서 오버플로될 수 있고, 따라서 반복해서 측정되어야 한다. 양 비행 경로들(81,82)은 측정될 물체의 표면 모델에 기초하여 결정될 수 있고 측정 요건들에 종속하여 최적화될 수 있다. 더욱이, 위에 기재한 것과 같이, 각각의 비행 경로(81,82)의 정정 또는 적응이 공중 비행체(20)와 물체 표면(65) 사이에서 결정된 측정 거리에 종속하여 및/또는 비행 이동 중 검출된 장애물들에 종속하여, 특히 연속해서, 행해질 수 있다.

Claims (15)

1. · 물체 표면(65)의 측정 지점들을 광학 측정하고, 내부 스캐닝 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한, 삼각측량 원리에 기초한 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c),
   · 외부 객체 좌표계(outer object coordinate system)에서 내부 측정 지점 좌표들을 참조하기 위한 참조 정보를 발생하는 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b) 및
   · 상기 내부 측정 지점 좌표들이 상기 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서 존재하도록, 상기 내부 측정 지점 좌표들 및 상기 참조 정보에 종속하여 상기 외부 객체 좌표계에서 상기 측정 지점들의 상기 3D 좌표들을 결정하기 위한 평가 유닛(34)을 갖는,
   외부 객체 좌표계에서, 물체 표면(65)의 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하기 위한 측정 시스템(10)에 있어서,
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)를 보유하는 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체(20); 및
   ·상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)를 이용하여 결정된 각각의 현재의 내부 측정 지점 좌표들을 고려하거나 또는
   · 디지털 모델에 의해 규정된 비행 경로(81,82)를 따라 상기 디지털 모델에 의해 미리 규정된 물체 표면을 고려하여,
   · 상기 공중 비행체(20)가 상기 물체 표면(65)까지의 측정 거리의 미리 규정된 범위를 유지하면서, 자동 제어 하에서 상기 물체 표면(65)에 대해 이동되도록 구성된 제어 유닛(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 유닛(40)은 상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)를 이용하여 결정될 수 있는 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 측정 위치 및 측정 방위, 또는 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)를 이용하여 결정될 수 있는 상기 물체 표면(65)까지의 측정 거리에 종속하여, 상기 물체 표면(65)에 대해 자동으로 제어되는 동안 상기 공중 비행체(20)가 이동되고 지향될 수 있도록 구성되고, 상기 물체 표면(65)의 위치 또는 타겟 프로파일은 미리 규정될 수 있거나,
   또는
   상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)는 상기 공중 비행체(20)의 상기 이동 중 스캐닝 스트립들이 발생되는 광학 스캐닝 장치이거나, 또는, 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)는 상기 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한, 이미지 시퀀스들을 이용하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 비행 경로(81,82)는 상기 표면 위치 및 상기 타겟 표면 프로파일에 종속하여 결정될 수 있고,
   · 스캐닝 정밀도, 스캐닝 이동 및 스캐닝 시간이 조정될 수 있거나 또는
   · 상기 공중 비행체(20) 또는 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 이동 및 방위는 상기 스캐닝 스트립들의 중첩 영역의 분석을 이용하여 결정 또는 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)는
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 외부 측정 위치가 상기 외부 객체 좌표계와 관련하여 결정될 수 있도록 설계되는 위치 결정 장치, 또는
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 상기 측정 방위가 상기 객체 좌표계와 관련하여 결정될 수 있도록 설계되는 방위 결정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c) 또는 상기 공중 비행체(20)는 반사기(23)를 포함하고,
   · 상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)는 측지 측정 장치를 포함하고, 이는 적어도
   · 거리 측정을 위해 광학 측정 비임(33,33a,33b)을 발생하기 위한 방사원,
   · 수직 축선을 규정하는 베이스,
   · 상기 측정 비임(33,33a,33b)을 방출하고 상기 반사기(23)에서 반사된 상기 측정 비임의 적어도 일부를 수신하기 위한 비임 편향 유닛(32,32a,32c) - 광학 타겟 축선의 방위에 대해 상기 비임 편향 유닛(32,32a,32c)은 상기 수직 축선 및 상기 수직 축선에 근본적으로 수직인 경사 축선을 중심으로 상기 베이스에 대해 모터에 의해 피봇될 수 있음 -,
   · 상기 타겟 축선의 상기 방위의 고정밀도 기록을 위한 각도 측정 기능, 및
   · 상기 비임 편향 유닛(32,32a,32b)의 상기 방위를 제어하고 데이터 저장을 위한 평가 수단
   을 가지며,
   · 상기 측정 비임(33,33a,33b)은 상기 반사기(23)로 지향될 수 있고, 그 결과 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c) 또는 공중 비행체의 상기 측정 위치가 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)는
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 상기 측정 방위 또는 상기 측정 위치를 결정하기 위한, 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c) 또는 상기 공중 비행체(20)에 결합된 센서 유닛(27)을 포함하고,
   · 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c) 또는 상기 공중 비행체(20)는 상기 측정 방위를 부여하는 마커(24)를 포함하고,
   · 상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)는 상기 마커(24)를 기록하고 상기 마커(24)의 위치 및 배열로부터 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 상기 측정 방위를 결정하기 위한 기록 유닛(31,31a,31b)을 포함하거나,
   또는
   상기 참조 장치(30,30a,30b,70a,70b)는 상기 공중 비행체(20)의 이미지를 기록하기 위한 거리 이미지 획득 유닛을 포함하고, 상기 공중 비행체(20)까지의 이미지 지점-종속 거리 데이터 또는 컨투어는 상기 이미지 및 상기 측정 방위로부터 유도될 수 있고 또는 상기 측정 위치는 그것으로부터 결정될 수 있거나,
   또는
   상기 공중 비행체(20)는 측정 환경에 배치된 위치 마커를 기록하기 위한 환경 기록 유닛을 포함하고, 상기 측정 방위 또는 상기 측정 위치의 결정은 이미지 위에 기록된 마커의 위치 및 방위를 이용하여 행해질 수 있는 것을 특징으로 하는, 측정 시스템.
7. · 삼각측량 원리에 기초하여 물체 표면(65)의 측정 지점들의 공간적으로 변위 가능한, 로컬 광학 스캐닝을 하여 내부 스캐닝 좌표계에서 로컬 측정 지점 좌표들을 결정하는 단계,
   · 외부 객체 좌표계에서 상기 로컬 측정 지점 좌표들을 참조하기 위해, 참조 정보를 발생하는 단계, 및
   · 상기 로컬 측정 지점 좌표들이 상기 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서 존재하도록, 상기 로컬 측정 지점 좌표들 및 상기 참조 정보에 종속하여 상기 외부 객체 좌표계에서 상기 측정 지점들의 상기 3D 좌표들을 결정하는 단계,
   를 갖는, 외부 객체 좌표계에서, 물체 표면(65)의 측정 지점들의 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법으로서,
   · 상기 로컬 광학 스캐닝의 변위는 무인, 제어 가능, 자동 공중 비행체(20)에 의해 일어나고, 상기 공중 비행체(20)는 공중 정지 동안 지향되어 이동되고,
   · 상기 공중 비행체(20)는 상기 물체 표면(65)까지 측정 거리의 미리 규정된 범위를 유지하는 동안 상기 물체 표면(65)에 대해 자동으로 제어되면서 이동되는 것을 특징으로 하는, 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서
   상기 공중 비행체(20)는 상기 물체 표면(65)에 대해 자동으로 제어되면서, 외부 측정 위치 및 외부 측정 방위에 종속하여, 그리고 상기 물체 표면(65)까지의 측정 거리에 종속하여 이동되고 지향되거나, 또는
   상기 물체 표면(65)의 위치 또는 타겟 프로파일은 미리 규정되거나, 또는
   상기 측정 지점들의 스캐닝은 광학 스캐닝에 의해 일어나거나,- 여기서 스캐닝 스트립들은 발생되고-, 또는 상기 측정 지점 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스들을 이용하는 측정부에 의해 광학적으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 비행 경로(81,82)는 상기 표면 위치 및 상기 표면 프로파일에 종속하여 결정되고,
   · 스캐닝 정밀도, 스캐닝 이동 및 스캐닝 시간은 조정되거나 또는,
   · 상기 공중 비행체(20)의 이동 및 방위 또는 상기 외부 측정 방위는 상기 스캐닝 스트립들의 중첩 영역의 분석을 이용하여, 결정 또는 조정되는 것을 특징으로 하는, 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 방법의 프레임워크 내에서 위치결정 신호들(71)은 수신되고, 상기 외부 측정 위치는 상기 수신된 위치결정 신호들(71)로부터 결정되거나, 또는
    상기 외부 측정 위치를 결정하는 단계는 측정 비임(33,33a,33b)을 이용하여 일어나거나, 또는
    상기 외부 측정 방위를 결정하는 단계는
    · 상기 외부 측정 방위를 부여하는 상기 공중 비행체(20)와 관련된 마커(24) 및
    · 상기 마커(24)의 위치 및 배열로부터 상기 외부 측정 방위를 결정하기 위해 상기 마커를 기록하는 것
    의 조합을 이용하는 것을 특징으로 하는, 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 외부 측정 방위는 수직 방향과 평행하게 지향되거나 또는 상기 공중 비행체 방위에 대해 규정되거나, 또는
    정보 또는 제어 명령들이 상기 공중 비행체(20)에 입력되고, 또는 정보는 출력되는 것을 특징으로 하는, 3D 좌표들을 결정하기 위한 방법.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 청구된 측정 시스템(10)에 사용하기 위한, 자동, 무인, 제어 가능 공중 비행체(20)는
    · 외부 객체 좌표계에 대해 상기 공중 비행체(20)를 제어하기 위한 제어 데이터가 수신될 수 있거나 또는
    · 상기 공중 비행체(20)를 제어하기 위한 상기 제어 데이터는 상기 공중 비행체(20)의 비행 방위 및 비행 위치를 결정하기 위한 수신 가능한 참조 정보로부터 처리 유닛(28)에 의해 유도될 수 있는, 자동, 무인, 제어 가능 공중 비행체(20)에 있어서,
    · 상기 공중 비행체(20)는 물체 표면(65)의 측정 지점들의 광학 스캐닝을 위한 그리고 내부 스캐닝 좌표계에서 내부 측정 지점 좌표들을 결정하기 위한, 삼각측량 원리에 기초한 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)를 보유하고,
    · 상기 처리 유닛(28)은 상기 내부 측정 지점 좌표들이 상기 외부 객체 좌표계에서 참조될 수 있도록 구성되고,
    · 상기 외부 물체에서 상기 측정 지점들이 3D 좌표들을 결정하는 것은 상기 내부 측정 지점 좌표들로부터 및 상기 내부 측정 지점 좌표들의 참조로부터 행해질 수 있고, 그 결과 상기 내부 측정 지점 좌표들은 상기 외부 객체 좌표계에서 3D 좌표들로서 제공되고,
    · 상기 공중 비행체(20)를 제어하기 위한 상기 제어 데이터는 공중 비행체(20)가 상기 물체 표면(65)까지의 측정 거리들의 미리 규정된 범위를 유지하는 동안 상기 물체 표면(65)에 대해 자동으로 제어되면서 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 공중 비행체.
13. 제 12 항에 청구된 공중 비행체(20)에 있어서,
    상기 제어 데이터는, 상기 공중 비행체(20)가 측정 위치 및 측정 방위 또는 상기 물체 표면(65)에 대해 자동으로 제어되면서, 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)를 이용하여 결정될 수 있는 상기 물체 표면(65)까지의 측정 거리에 종속하여 이동 및 지향될 수 있도록 구성되거나, 또는
    상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)는 광학 스캐닝 장치를 포함하고, 스캐닝 스트립들은 상기 공중 비행체(20)의 이동 중 발생될 수 있거나, 또는
    측정 시스템은 상기 측정 지점 좌표들을 결정하기 위해 이미지 시퀀스를 이용하거나, 또는
    상기 방위 결정 유닛은 센서 유닛(27)을 포함하고, 또는 상기 공중 비행체(20)는 물체까지의 거리 측정을 위한 거리 측정 센서를 포함하거나, 또는
    상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 규정된 방위를 위한 상기 공중 비행체(20)는 짐발 서스펜션 또는 상기 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)의 지향을 위한 지향 수단을 포함하거나, 또는
    상기 공중 비행체(20)는 입력 유닛 또는 출력 유닛을 포함하거나 또는 상기 공중 비행체(20)는 상기 공중 비행체(20)를 제어하기 위한 리모트 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공중 비행체.
14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 청구된 측정 시스템(10)을 위한, 삼각측량 원리에 기초한 광학 스캐닝 장치(21,21a,21b,21c)을 보유하는 무인 제어 가능한 자동 공중 비행체(20)를 이용한 측정 방법.
15. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 청구된 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드가 저장된 기계-판독 가능 매체.

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