Optical Fiber sensor

Optical Fiber sensor2018-10-23T18:32:11+00:00
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optical fiber sensor
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Optical Fiber Sensor

Fiber Bragg Gratings(FBG) 광섬유센서를 이용한 형상 인식 기술

Fiber Bragg Gratings(FBG)
광섬유 센서를 활용한 모션 트랙킹 기술

 ⋅   광 섬유의 core에 refractive index 가 다른 Grating을 일정한간격으로 배치 → Refrective index 차이에 의한 빛반사

 ⋅   Grating의 간격에 따라 특정 파장의 빛만 반사되어 돌아옴

 ⋅   외부의힘,온도 변화에 의해 Grating의 간격이 변하면서 파장 shifting→수 pm의 미세한 변화도 측정 가능

 ⋅   하나의 광섬유에 여러개의 FBG를 새길수 있고 광섬유로 여러가지 센서제작 가능 및 여러지역 동시 측정 가능

 ⋅   인테로게이터:광원을 FBG 센서에 전달하고, 센서에서 반사된 빛의파장을 측정하는 기기

 ⋅   파장-위치 변환 방식:브로드밴드 광원을 이용하여 동시에 전달된반사된 광파를 분산 CCD센서 전달 제한된 분해능과SNR비율

 ⋅   Tunable레이저 방식:필터를 이용하여 스위핑 레이저 생성,단일 광파가 센서에 전달 및 반사 높은 분해능 제공(~1pm)

Ultra-thin shape sensor

·   3가닥 광섬유를 120o 간격으로 평행하게 배치

·   센서 두께 330㎛

·   길이는 으용 조건에 따라 제작(현재 75cm까지 제작)

FBG 센서를 이용한 모션 캡처 모식도

·   광섬유센서: 움직임을 정확하게 측정하고 내구성 향상을 위한 방법 개발

·   분석 알고리즘: 스트레인 값을 이용하여 아바타 연동 알고리즘 개발

·   소형화 계측기: 소형화/경량화 하여 신체에 착용하여 무선으로 시스템에 전송

모션캡처란?

·  모션 캡처(Motion capture)란 몸에 센서를 부착시키거나,카메라를 이용하는 등의 방법으로 인체의 움직임을 디지털 형태로 기록하는 작업

·  측정방법: 광학식, 기계식, 자기식, 음향식

·  응용 분야: 스포츠, 의료용, 게임, 애니메이션 산업

모션 캡처 기존 제품 현황

Multi-camera
(Organic Motion)

· Multi-camera를 이용한 실시간 모션 캡처   시스템

· 마커가 필요하지 않으며, 최대 5명의 인원   이 실시간으로 모션 캡처 가능

· 카메라 설치에 따른 공간제약 있음

· 시야 가림에 의한 음영지역 발생

광학식 마커
(Vicon)

· 광학식 마커를 이용한 실시간 모션 캡처   시스템

· 마커를 부착시킨 물체에 적외선 카메라를이용  한 모션 캡처 가능

· 카메라 설치에 따른 공간제약 있음

· 시야 가림에 의한 음영지역 발생

IMU Sensor
(Xsens)

· 관성 센서를 이용한 실시간 모션 캡처   시스템

· 최대 240Hz의 측정속도와 최대 150m의   무선 측정 거리를 가짐

· Autodest,3dsMax,Maya등 3차원 그래   픽 툴과 실시간 시각화 및 편집이 가능

· 장시간 사용에 따른 Drift발생

Magnetic Sensor
(Cea Leti-Minatec)

· Magnetic sensor를 이용한 실시간 모션   캡처 시스템 모션캡처

· Magnetic sensor를 인체에 부착시켜 자기   장 변화에 따른 신호를 측정하기 위한 방법   연구

· 주변 전자기장에 의한 신호 영향 취약

· Noise filtering에 인한 lower sampling   rate 문제가 있음

FBG 센서를 이용한 모션 캡처링 시스템 장점

·  장시간 사용에 따른 Drift 발생 없음

·  신체의 다양한 관절의 움직임을 각각 동시에 측정하여 높은 정확성 확보

·  손가락 고곡률 움직임에 의한 관절 구부러짐 각도를 정확하게 측정 가능

·  계측기 소형화를 통한 휴대성을 확보하여,측정 공간의 제약이 없음

FBG 센서를 이용한 손 모션 캡처

FBG 센서를 이용한 인체 모션 캡처

·  FBG 광섬유 기반 센서(형상,각도,토션)센서를 이용하여 인체 관절 모션을 측정

·  모션 캡처 기술을 이용하여 가상 현실의 아바타를 조종할 수 있음

·  보행 분석 등 의료용으로 사용이 가능하며, 자세 모니터링으로 스포츠
    산업, 관절 모션을 바탕으로 한 애니메이션 산업 등에 사용될 수 있음.