스테레오 비전을 이용한 냉간 곡판 계측시스템 개발

Abstract

선박을 건조하는 과정은 필수적으로 곡판을 제작하는 작업을 수반한다. 곡판의 가공 과정은 크게 냉간가공과 열간가공으로 나눌 수 있는데 냉간가공은 곡이 가장 큰 방향으로 70%정도 작업자의 판단에 의해 진행되며, 열간가공은 숙련된 작업자의 시행착오와 반복 작업을 통해 제작된다.

현재의 곡판제작 과정은 앞서 설명한 이유로 생산성을 저하시키고 작업통제가 매우 어렵다. 또한 작업자의 판단에 의존하여 진행되기 때문에 매우 숙련된 작업자가 필요하며 작업자의 업무 부담 또한 높다. 작업자의 업무 부담을 줄이고 작업통제가 가능하도록 곡판제작을 위한 가열정보를 산출에 대한 연구가 진행되었다.

정확한 가열정보를 산출하기 위해서는 냉간 곡판의 정확한 형상 파악이 필요하다. 하지만 곡판 제작 시에는 냉간가공 과정 이후 정성적인 측정만 진행되고 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 냉간가공 결과를 정확히 예측하거나 계측을 통해 냉간가공 결과를 가열정보 산출과정에 반영해야 한다. 하지만 류철호(2002)에 의하면 냉간가공의 결과를 예측하는 것이 거의 불가능하며, 예측하는 과정에서도 오차가 발생할 수 있는 한계가 있음을 확인하였다.

이에 본 연구에서는 냉간 곡판의 형상을 파악하기 위해 냉간 곡판의 정량적인 계측을 제안하였다. 적합한 냉간 곡판 계측기술의 선정을 위해 냉간 곡판의 특성을 분석하고 3차원 계측방법을 조사하여 적합한 계측방법으로 스테레오 비전을 도출하였다.

스테레오 비전 카메라를 구현하고 계측실험을 통해 적용 가능성을확인하였다. 계측실험에 앞서 계측에 영향을주는 조선소 환경적 제약으로 조도, 촬영 각도, 곡판 및 정반 색상을 선정하였다. 기존의 특징점 검출 방법은 조선소 환경적 제약에 대응하기 어려움을 실험을 통해 확인하였다. 이에 조선소 환경적 제약에 대응이 가능한Color Feature Detection 방법을 제안하였으며, 제안한 방법을 바탕으로 평면 및 곡판 계측 가능성을 확인하였다.

곡판 계측 가능성을 확인한 스테레오 비전을 바탕으로 4m×4m 크기의 정반이 계측 가능한 냉간 곡판 계측시스템을 구현하였다. 구현한 냉간 곡판 계측시스템으로 3.7×2.1m 크기의 대형평면을 조선소 환경을 고려한 계측실험을 진행하였다. 이를 통해 실제 조선소 환경적용 가능성을 확인하였다.