GAIMS(격자 기반 적외선 지시점 추적형 다중 조명 자동 조향 시스템)

본 과제는 사용자가 작업대에서 지정한 위치를 적외선 지시점으로 감지하고, 상부 네 모서리에 설치된 네 개의 조명을 해당 위치로 자동 조향하는 스마트 작업대를 개발하는 것을 목적으로 한다. 기존 작업등은 작업 위치가 바뀔 때마다 사용자가 손으로 각도를 조절해야 하며, 한 방향의 빛이 손이나 공구에 가려지면 작업점에 진한 그림자가 생긴다. 이를 해결하기 위해 60×40 cm 작업면을 일정한 크기의 격자로 나누고, 안경에 부착한 적외선 LED가 비추는 지점을 글로벌 셔터 카메라로 촬영하여 해당 격자의 번호를 판별한다. 제작 단계에서는 각 격자의 중심을 목표점으로 설정한 뒤 네 조명을 차례로 조정하고, 조명별 수평·수직 서보 각도 총 8개를 격자 번호와 함께 메모리에 저장한다. 작동 중에는 복잡한 3차원 위치 추정이나 역기구학을 매 순간 수행하지 않고, 검출된 격자에 대응하는 각도값을 조회하여 Arduino가 8개의 서보모터를 구동한다. 이 방식은 프레임의 조립 오차, 서보 영점 차이, 조명 고정 각도와 같은 실제 제작 오차가 사전 보정값에 함께 반영되므로 계산 모델만 사용하는 방식보다 구현이 단순하고 안정적이다. 현재 직육면체 프레임의 위쪽 네 꼭짓점에 2축 조명 모듈을 설치하여 각 조명을 자유롭게 회전시키는 구동부를 구현하였으며, 적외선 지시점 검출과 격자별 각도표를 결합하는 통합 과정을 진행하고 있다. 격자 경계에서 지시점이 흔들리는 문제는 여러 프레임에서 같은 격자가 연속 검출될 때만 명령을 변경하는 방식으로 억제한다. 네 광원은 서로 다른 방향에서 같은 격자를 비추므로 단일 광원보다 그림자와 가림에 강하며, 사용자가 두 손을 사용하는 상황에서도 조명을 비접촉으로 조절할 수 있다. 향후 격자 크기, 인식 정확도, 조명 정착시간, 작업면 조도와 그림자 면적을 정량 평가하고 격자 사이의 각도를 보간하면 전자 제작대, 공예·수리 작업대, 실험실 및 정밀 조립 공정에 활용할 수 있다.