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초음파에 의한 물체의 형상 인식과 위치 계측 시스템

전문가 제언: ○ 최근 들어 초음파에 의한 형상 인식과 위치 계측이 여러 분야에서 이용됨에 따라 주목을 받고 있다. 가령 고체 속의 형상 인식과 위치 계측에서는 의료용의 초음파 에코(echo) 진단장치나 비파괴 검사의 초음파 탐상장치 등이 이미 실용화되고 있다. 그러나 공기 중의 형상 인식과 위치 계측에 있어서는 레이저 탐침법, 비행시간법(TOF), 광 패턴 투영법 등의 광학식이 주류이며, 시스템의 복잡성 또는 가격 면에서 민수용의 요구에는 충분히 대응할 수 없는 실정이다.

○ 초음파에 의한 공기 중에서의 형상 인식과 위치 계측으로서는 자동차의 충돌방지 장치가 있는데, 이는 압전형 초음파원과 압전형 마이크로폰으로 구성되어 있다. 압전형 초음파원으로부터 방사된 초음파는 물체의 표면에서 반사되어 어레이(array) 형상으로 배열된 압전형 마이크로폰의 각 소자에 도달하며, 이때의 시간 및 위상 차이를 측정하여 물체의 거리와 방향을 검출한다.

○ 인공신경망(Neural network)은 뇌 기능의 특성 몇 가지를 컴퓨터 시뮬레이션으로 표현하는 것을 목표로 하는 수학 모델로서 신경망이라고도 하며, 뇌과학과 엄밀하게 구별하려는 경우에는 앞에 ‘인공’을 붙인다. 인공신경망은 시냅스(synapse)의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)이 학습을 통해 시냅스의 결합강도를 변화시켜 문제해결 능력을 가지는 모델 전반을 가리킨다.

○ 일본 Hiroshima 공업대학의 Otani 등이 제안하고 있는 음압 신호법은 초음파 송신기로부터 측정 대상물체의 초음파를 조사하고 측정 대상물체의 후방에 투과, 회절한 초음파를 2차원 센서 어레이로 수신한다는 것이다. 그리고 얻어진 음압 강도와 음압 분포로부터 측정 대상물체의 형상과 위치 및 자세에 대한 특징량을 추출하고, 이들을 인공신경망에 입력하여 형상 인식과 위치 및 자세 계측을 하게 된다. 우리나라에서도 초음파 계측으로서는 충분한 분해능을 가지고 있으며, 광학적인 인식과 계측 시스템의 보조 시스템으로서 이 음압 신호법의 활용가치가 충분히 있다고 사료된다.

저자: Kohsoh Ohtani
자료유형: 학술정보