로봇 말단 자세 다자유도 실시간 측정을 위한 1차원 광학 위치 센서(Position Sensitive Detector, PSD)를 융합하여 평면 3자유도 비접촉 측정 시스템을 구축하였으며, 측정 원리, 신호 처리 회로, 환경광 간섭 제거 및 비선형 보정 알고리즘을 연구하였다. PSD 센서의 측정 특성과 평면 3자유도 측정 요구사항에 따라 4-PSD 측정 시스템을 설계하고 측정 시스템 수학 모델을 구축하였다. PSD 센서의 신호 처리 회로를 연구하여 연산 증폭기와 나눗셈기를 통해 단일 PSD 신호 처리를 구현하였고, 마이크로컨트롤러와 A/DC 샘플링 회로를 결합하여 상위 컴퓨터의 고주파 신호 수집을 실현하였다. 4-PSD 측정 시스템에 대해 예비 실험을 수행하여 환경광 간섭 제거를 레이저 변조 및 디지털 필터링 방법으로 검증하였다. 마지막으로 레이저 변위 센서를 통해 4-PSD 측정 시스템을 보정하였으며, 4-PSD 보정 절차(원점, 각도, 길이 및 2차 비선형 보정)를 소개하고 보정 후 시스템 오차 분포를 측정하였다. 이 측정 시스템은 높은 측정 주파수(50 Hz)를 가지며, 보정 실험 결과 70 mm×70 mm 내에서 보정된 4-PSD 측정 시스템의 측정 정확도 평균은 0.49 mm로 보정 전 오류가 90% 감소하여 대부분의 고속 및 고정밀 로봇 말단 비접촉 실시간 측정 피드백 요구를 충족한다.

광학 위치 센서;자세 측정;실시간 피드백;측정 보정