KR102020993B1 - Ultrasonic position measuring device - Google Patents

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이재광
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한남대학교 산학협력단
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Abstract

초음파 위치 측정 장치가 개시된다. 수평을 감지하는 수평센서; 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기; 초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고, 제어부는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다. 따라서 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력해서 초음파 송수신시 서로 다른 초음파 발생기와 수신기간에 간섭이 발생하지 않을 수 있고, 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력해서 초음파 송수신 시간을 정확히 측정하여 위치 정확도를 높이는 장점이 있다.An ultrasonic position measuring apparatus is disclosed. A horizontal sensor for sensing horizontality; An ultrasonic generator which is divided into 120 degree angles and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles when horizontal is detected; A plurality of receivers for receiving ultrasound; And a controller configured to calculate a position of the ultrasonic generator by calculating a time difference of the ultrasonic waves, wherein the controller is positioned to face each ultrasonic generator divided by 120 degrees, and the ultrasonic wave received from the receiver located at the shortest distance. The time is calculated, the distance corresponding to the calculated time is calculated, and the position of the ultrasonic generator is calculated by triangulation by combining the distances with the three receivers. Therefore, the ultrasonic waves are output in correspondence with the divided angle so that the interference between the different ultrasonic generators and the receiver may not occur during the transmission and reception of the ultrasonic waves. Height has an advantage.

Description

초음파 위치 측정 장치{ULTRASONIC POSITION MEASURING DEVICE}Ultrasonic Position Measuring Device {ULTRASONIC POSITION MEASURING DEVICE}

본 발명은 초음파 위치 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평을 감지하고, 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하고, 초음파를 수신하고, 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 초음파 위치 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic position measuring device, and more particularly, to detect the horizontal, and when the horizontal is detected is divided into 120 degree angles to output ultrasonic waves corresponding to the individual angles, to receive the ultrasonic waves, the time of the received ultrasonic waves An ultrasonic position measuring apparatus for calculating a position of an ultrasonic generator by calculating a difference.

초음파 위치 측정 장치는 초음파를 송수신하여 초음파 발생 위치를 감지해서 위치를 측정하는 장치이다. 초음파 위치 측정 장치에 포함된 초음파 발생기는 전방위 스피커를 통해 초음파를 출력하므로 초음파 수신기에 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 초음파 발생기가 각도에 대응하여 초음파를 출력하는 경우 수평에 민감해서 위치 측정에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 개선한 초음파 위치 측정 장치가 요구된다.The ultrasonic position measuring device is a device for measuring a position by detecting an ultrasonic wave generation position by transmitting and receiving ultrasonic waves. Since the ultrasonic generator included in the ultrasonic position measuring apparatus outputs ultrasonic waves through the omnidirectional speaker, there is a problem that interference may occur in the ultrasonic receiver. In addition, when the ultrasonic generator outputs ultrasonic waves corresponding to the angles, the ultrasonic generator may be sensitive to horizontal and may cause problems in position measurement. There is a need for an ultrasonic position measuring device that improves this problem.

출원번호: 10-2002-0019883, 초음파 위치좌표 측정방법Application No. 10-2002-0019883, Ultrasonic Position Coordinate Measuring Method 출원번호: 10-2007-0129942, 초음파 센서 어레이를 이용한 3차원 위치측정 장치 및 그 방법Patent Application No. 10-2007-0129942, 3D position measurement apparatus and method using ultrasonic sensor array

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력하는 초음파 위치 측정 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide an ultrasonic position measuring apparatus for outputting ultrasonic waves corresponding to the divided angle.

또한, 수평을 감지하고 감지된 수평에 기반하여 초음파 발생기를 롤, 피치, 요 회전시켜 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력하는 초음파 위치 측정 장치를 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides an ultrasonic position measuring apparatus for leveling the ultrasonic generator and outputting the ultrasonic wave by rotating the ultrasonic generator on a roll, pitch, and yaw based on the detected horizontal position.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수평을 감지하는 수평센서; 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기; 초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고, 제어부는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The present invention for achieving the above object, a horizontal sensor for sensing the horizontal; An ultrasonic generator which is divided into 120 degree angles and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles when horizontal is detected; A plurality of receivers for receiving ultrasound; And a controller configured to calculate a position of the ultrasonic generator by calculating a time difference of the ultrasonic waves, wherein the controller is positioned to face each ultrasonic generator divided by 120 degrees, and the ultrasonic wave received from the receiver located at the shortest distance. The time is calculated, the distance corresponding to the calculated time is calculated, and the position of the ultrasonic generator is calculated by triangulation by combining the distances with the three receivers located at the shortest distance.

또한, 초음파발생기는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부로 전송하고, 제어부는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.Also, the ultrasonic generator sequentially outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles, transmits output time to the controller, and the controller selects the shortest time of the ultrasonic waves received from the plurality of receivers, and between the output time and the shortest time. The time difference is calculated, the distance corresponding to the time difference is calculated, and the positions of the ultrasonic generators are calculated by triangulation by combining the distances with the three receivers located at the shortest distance.

또한, 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부; 및 구동부를 제어하는 초음파발생기 제어부를 더 포함하고, 초음파발생기 제어부는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기가 초음파를 발생하도록 한다.In addition, the driving unit for rotating the ultrasonic generator roll, pitch, yaw; And an ultrasonic generator control unit for controlling the driving unit, and the ultrasonic generator control unit controls the driving unit to maintain the ultrasonic generator horizontally corresponding to the ground after the position measurement is started, so that the ultrasonic generator generates ultrasonic waves. do.

상기와 같은 본 발명에 따른 초음파 위치 측정 장치를 이용할 경우에는 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력해서 초음파 송수신시 서로 다른 초음파 발생기와 수신기간에 간섭이 발생하지 않을 수 있다.In the case of using the ultrasonic position measuring apparatus according to the present invention as described above, the ultrasonic wave may be output in correspondence with the divided angle so that interference between the different ultrasonic generators and the receiver may not occur during the ultrasonic transmission and reception.

또한, 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력해서 초음파 송수신 시간을 정확히 측정하여 위치 정확도를 높이는 장점이 있다.In addition, there is an advantage to increase the position accuracy by accurately measuring the ultrasonic transmission and reception time by leveling the ultrasonic generator and outputting the ultrasonic wave.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부를 보인 예시도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic position measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is an operation flowchart of the ultrasonic position measuring method according to an embodiment of the present invention.
4 is an operation flowchart of an ultrasonic position measuring method according to another embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a driving unit for rolling, pitch, yaw rotation of the ultrasonic generator according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

수평을 감지하는 수평센서(110); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기(120); 초음파를 수신하는 다수의 수신기(130); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(120)의 위치를 계산하는 제어부(140)를 포함한다. 이러한 초음파 위치 측정 장치의 동작을 가능하게 하는 구성을 설명한다.Horizontal sensor 110 for sensing the horizontal; An ultrasonic generator 120 which is divided into 120 degree angles and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles when horizontal is detected; A plurality of receivers 130 for receiving ultrasonic waves; And a controller 140 that calculates a position of the ultrasonic generator 120 by calculating a time difference of the received ultrasonic waves. The structure which enables the operation | movement of such an ultrasonic position measuring apparatus is demonstrated.

수평센서(110)는 수평을 감지한다.The horizontal sensor 110 detects horizontality.

수평센서(110)는 수평 감지로 자이로 센서를 이용할 수 있다. 자이로 센서는 수평과 기울어진 롤, 피치, 요 각도를 출력한다.The horizontal sensor 110 may use a gyro sensor as a horizontal sensing. The gyro sensor outputs horizontal and tilted rolls, pitches and yaw angles.

초음파발생기(120)는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.The ultrasonic generator 120 is divided into 120 degrees when the horizontal is sensed and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles.

초음파발생기(120)는 수평이 아닐 때 수평이 아님을 알리고, 수평일 때를 알릴 수 있다.When the ultrasonic generator 120 is not horizontal, the ultrasonic generator 120 may notify that it is not horizontal, and when it is horizontal.

초음파발생기(120)는 수평 여부를 알림음으로 출력할 수 있다.The ultrasonic generator 120 may output whether the sound is horizontal.

초음파발생기(120)는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부(140)로 전송한다.The ultrasonic generator 120 sequentially outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles, and transmits an output time to the controller 140.

초음파발생기(120)는 출력 시간과 함께 출력 각도도 전송한다. 제어부(140)는 출력 각도로 수신기(130) 위치를 가늠할 수 있다.The ultrasonic generator 120 also transmits the output angle along with the output time. The controller 140 may measure the position of the receiver 130 at an output angle.

다수의 수신기(130)는 초음파를 수신한다.The plurality of receivers 130 receive ultrasonic waves.

제어부(140)는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.The controller 140 calculates the time difference of the received ultrasound to calculate the position of the ultrasound generator 120.

제어부(140)는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기(120)와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기(130)로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(130)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.The controller 140 is located to face each ultrasound generator 120 divided by a 120 degree angle, calculates the time of the ultrasound received from the receiver 130 located at the shortest distance, and calculates the distance corresponding to the calculated time. Calculate and calculate the position of the ultrasonic generator 120 by triangulation by combining the distances with the three receivers 130 located at the shortest distance.

제어부(140)는 다수의 수신기(130)로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(130)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.The controller 140 selects the shortest time among the times of the ultrasonic waves received from the plurality of receivers 130, calculates a time difference between the output time and the shortest time, calculates a distance corresponding to the time difference, and positions the shortest distance. Computing the distance with the three receivers 130 to calculate the position of the ultrasonic generator 120 by triangulation.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic position measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

수평을 감지하는 수평센서(210); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기(220); 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부(230); 구동부(230)를 제어하는 초음파발생기 제어부(240); 초음파를 수신하는 다수의 수신기(250); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(220)의 위치를 계산하는 제어부(260)로 구성되는데, 이들 구성을 설명하면 다음과 같다.A horizontal sensor 210 for sensing horizontality; An ultrasonic generator 220 which is divided into 120 degree angles and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles when horizontal is detected; A driving unit 230 for rotating the ultrasonic generator 220 in a roll, pitch, and yaw; Ultrasonic generator control unit 240 for controlling the driving unit 230; A plurality of receivers 250 for receiving ultrasonic waves; And a control unit 260 that calculates the position of the ultrasonic generator 220 by calculating the time difference of the received ultrasonic waves, which will be described below.

수평센서(210)는 수평을 감지한다.The horizontal sensor 210 senses the horizontal.

수평센서(210)는 수평 감지로 자이로 센서를 이용할 수 있다. 자이로 센서는 수평과 기울어진 롤, 피치, 요 각도를 출력한다.The horizontal sensor 210 may use a gyro sensor as a horizontal sensing. The gyro sensor outputs horizontal and tilted rolls, pitches and yaw angles.

초음파발생기(220)는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.When the ultrasonic generator 220 detects horizontality, the ultrasonic generator 220 is divided into 120 degree angles, and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles.

초음파발생기(220)는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부(260)로 전송한다.The ultrasonic generator 220 sequentially outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles, and transmits an output time to the controller 260.

구동부(230)는 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다. 실시예로, 초음파발생기(220)의 기울어짐이 롤 방향으로 40도 인 경우 구동부(230)는 초음파발생기(220)를 롤 방향으로 -40도 회전시키면 초음파발생기(220)는 수평을 유지한다.The driving unit 230 rotates the ultrasonic generator 220 in a roll, pitch, and yaw. In an embodiment, when the inclination of the ultrasonic generator 220 is 40 degrees in the roll direction, when the driving unit 230 rotates the ultrasonic generator 220 by -40 degrees in the roll direction, the ultrasonic generator 220 maintains horizontality.

초음파발생기 제어부(240)는 구동부(230)를 제어한다.The ultrasonic generator control unit 240 controls the driver 230.

초음파발생기 제어부(240)는 수평센서(21)로 감지된 롤, 피치, 요 각도를 입력하고 구동부(230)를 제어하여 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다.The ultrasonic generator control unit 240 inputs the roll, pitch and yaw angle detected by the horizontal sensor 21 and controls the driving unit 230 to rotate the ultrasonic generator 220 in roll, pitch and yaw.

초음파발생기 제어부(240)는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기(220)를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기(220)가 초음파를 발생하도록 한다.If the horizontal level is not detected after the position measurement starts, the ultrasonic generator control unit 240 controls the driving unit to keep the ultrasonic generator 220 horizontally corresponding to the ground, and the ultrasonic generator 220 generates ultrasonic waves.

다수의 수신기(250)는 초음파를 수신한다.The plurality of receivers 250 receive the ultrasonic waves.

제어부(260)는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(220)의 위치를 계산한다.The controller 260 calculates the time difference of the received ultrasound to calculate the position of the ultrasound generator 220.

제어부(260)는 위치를 계산하고, 위치에 따른 레이저센서의 초점을 맞출 수 있다. 제어부(260)는 레이저센서를 동작시켜 보다 정밀한 위치를 계산할 수 있다. 레이저센서는 초점이 맞지 않으면 위치 검출이 어려우므로 초점이 보다 넓은 초음파센서로 초점을 맞추고 레이저센서로 보다 정밀하게 위치를 측정하는 것이다. 수신기(250)는 레이저 센서 앞단에 볼록렌즈를 구성하여 볼록렌즈 크기에 상응하는 일정 정도 초점이 맞은 레이저를 수신할 수 있도록 한다.The controller 260 may calculate a position and focus the laser sensor according to the position. The controller 260 may calculate a more precise position by operating the laser sensor. Since the laser sensor is difficult to detect the position when it is out of focus, the laser sensor focuses with a wider ultrasonic sensor and measures the position more precisely with the laser sensor. The receiver 250 configures a convex lens in front of the laser sensor to receive the laser with a certain degree of focus corresponding to the size of the convex lens.

제어부(260)는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기(220)와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기(250)로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(250)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(220)의 위치를 계산한다.The controller 260 is located to face each of the ultrasonic generators 220 divided by 120 degrees, calculates the time of the ultrasonic waves received from the receiver 250 located at the shortest distance, and calculates the distance corresponding to the calculated time. The location of the ultrasonic generator 220 is calculated by triangulation by combining the distances with the three receivers 250 located at the shortest distance.

제어부(260)는 다수의 수신기(250)로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(250)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The controller 260 selects the shortest time among the times of the ultrasonic waves received from the plurality of receivers 250, calculates a time difference between the output time and the shortest time, calculates a distance corresponding to the time difference, and positions the shortest distance. Computing the distance with the three receivers 250 to calculate the position of the ultrasonic generator by triangulation.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.3 is an operation flowchart of the ultrasonic position measuring method according to an embodiment of the present invention.

초음파 위치 측정 방법에 대해 설명한다.The ultrasonic position measuring method will be described.

초음파 위치 측정 장치는 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리, 데이터를 저장하는 데이터 메모리, 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다.The ultrasonic position measuring apparatus includes a program memory for storing a program, a data memory for storing data, and a processor for executing the program.

프로그램 메모리에 저장된 데이터를 살펴보면, 프로그램 메모리는 수평을 감지하는 단계(310); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 단계(320); 초음파를 수신하는 단계(330); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 단계(340)를 포함한다.Looking at the data stored in the program memory, the program memory step (310) of detecting the horizontal; If horizontal is detected, dividing the light into 120 degree angles and outputting ultrasonic waves corresponding to individual angles (320); Receiving an ultrasonic wave (330); And calculating (340) the position of the ultrasonic generator by calculating the time difference of the received ultrasonic waves.

초음파 위치 측정 장치는 프로세서에 의해 프로그램 메모리에 저장된 프로그램을 실행하며 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다.The ultrasonic position measuring apparatus executes a program stored in a program memory by a processor and the operation thereof will be described as follows.

초음파 위치 측정 장치에서 실행되는 절차를 시계열 순으로 설명한다.Procedures performed in the ultrasonic positioning device will be described in chronological order.

초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 수평을 감지한다.The ultrasonic position measuring device detects the horizontality with the horizontal sensor.

초음파 위치 측정 장치는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.When the horizontal position is detected, the ultrasonic position measuring apparatus is divided into 120 degrees and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles.

초음파 위치 측정 장치는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부로 전송한다.The ultrasonic position measuring apparatus sequentially outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles, and transmits the output time to the controller.

초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로 초음파를 수신한다.The ultrasonic position measuring device receives ultrasonic waves with a plurality of receivers.

초음파 위치 측정 장치는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic position measuring apparatus calculates the position of the ultrasonic generator by calculating the time difference of the received ultrasonic waves.

초음파 위치 측정 장치는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic positioning device is located facing each ultrasonic generator divided by 120 degree angle, calculates the time of ultrasonic wave received from the receiver located at the shortest distance, calculates the distance corresponding to the calculated time, Compute the location of the ultrasonic generator by triangulation by combining the distances from the three receivers.

초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic positioning device selects the shortest time among the times of the ultrasonic waves received from the plurality of receivers, calculates the time difference between the output time and the shortest time, calculates the distance corresponding to the time difference, and locates the three Compute the location of the ultrasonic generator by triangulation by combining the distance from the receiver.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.4 is an operation flowchart of an ultrasonic position measuring method according to another embodiment of the present invention.

초음파 위치 측정 방법에 대해 설명한다.The ultrasonic position measuring method will be described.

초음파 위치 측정 장치는 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리, 데이터를 저장하는 데이터 메모리, 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다.The ultrasonic position measuring apparatus includes a program memory for storing a program, a data memory for storing data, and a processor for executing the program.

프로그램 메모리에 저장된 데이터를 살펴보면, 프로그램 메모리는 수평을 감지하는 단계(410); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 단계(420); 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 단계(430); 구동부를 제어하는 단계(440); 초음파를 수신하는 단계(450); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 단계(460)를 포함한다.Looking at the data stored in the program memory, the program memory step of detecting the horizontal (410); If the horizontal is detected by dividing the 120 degree angle to output the ultrasonic wave corresponding to the individual angle (420); Roll, pitch, yaw rotation of the ultrasonic generator (430); Controlling the driving unit (440); Receiving 450 an ultrasound; And calculating the position of the ultrasonic generator by calculating the time difference of the received ultrasonic waves (460).

초음파 위치 측정 장치는 프로세서에 의해 프로그램 메모리에 저장된 프로그램을 실행하며 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다.The ultrasonic position measuring apparatus executes a program stored in a program memory by a processor and the operation thereof will be described as follows.

초음파 위치 측정 장치에서 실행되는 절차를 시계열 순으로 설명한다.Procedures performed in the ultrasonic positioning device will be described in chronological order.

초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 수평을 감지한다.The ultrasonic position measuring device detects the horizontality with the horizontal sensor.

초음파 위치 측정 장치는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.When the horizontal position is detected, the ultrasonic position measuring apparatus is divided into 120 degrees and outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles.

초음파 위치 측정 장치는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 중앙 처리 장치로 전송한다.The ultrasonic position measuring device sequentially outputs ultrasonic waves corresponding to individual angles, and transmits the output time to the central processing unit.

초음파 위치 측정 장치는 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시킨다.The ultrasonic position measuring device rotates the ultrasonic generator by roll, pitch, yaw.

초음파 위치 측정 장치는 구동부를 제어한다.The ultrasonic position measuring device controls the driving unit.

초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 감지된 롤, 피치, 요 각도를 입력하고 구동부를 제어하여 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시킨다.The ultrasonic position measuring device inputs the roll, pitch, and yaw angle detected by the horizontal sensor, and controls the driving unit to rotate the ultrasonic generator to roll, pitch and yaw.

초음파 위치 측정 장치는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기가 초음파를 발생하도록 한다.The ultrasonic position measuring apparatus controls the driving unit to maintain the ultrasonic generator horizontally in correspondence with the ground if the horizontal position is not detected after the position measurement starts, and the ultrasonic generator generates the ultrasonic waves.

초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로 초음파를 수신한다.The ultrasonic position measuring device receives ultrasonic waves with a plurality of receivers.

초음파 위치 측정 장치는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic position measuring apparatus calculates the position of the ultrasonic generator by calculating the time difference of the received ultrasonic waves.

초음파 위치 측정 장치는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic positioning device is located facing each ultrasonic generator divided by 120 degree angle, calculates the time of ultrasonic wave received from the receiver located at the shortest distance, calculates the distance corresponding to the calculated time, Compute the location of the ultrasonic generator by triangulation by combining the distances from the three receivers.

초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.The ultrasonic positioning device selects the shortest time among the times of the ultrasonic waves received from the plurality of receivers, calculates the time difference between the output time and the shortest time, calculates the distance corresponding to the time difference, and locates the three Compute the location of the ultrasonic generator by triangulation by combining the distance from the receiver.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부를 보인 예시도이다.5 is an exemplary view showing a driving unit for rolling, pitch, yaw rotation of the ultrasonic generator according to an embodiment of the present invention.

구동부(510)는 롤, 피치, 요 회전시키는 모터를 가진다. 롤 모터(511), 피치 모터(512), 요 모터(513)가 각각 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다.The drive unit 510 has a roll, pitch, and a motor for yaw rotation. The roll motor 511, the pitch motor 512, and the yaw motor 513 rotate the ultrasonic generator 220 in roll, pitch, and yaw rotation, respectively.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

110: 수평센서 120: 초음파발생기
130: 다수의 수신기 140: 제어부
210: 수평센서 220: 초음파발생기
230: 구동부 240: 초음파발생기 제어부
250: 다수의 수신기 260: 제어부110: horizontal sensor 120: ultrasonic generator
130: a plurality of receivers 140: control unit
210: horizontal sensor 220: ultrasonic generator
230: drive unit 240: ultrasonic generator control unit
250: multiple receivers 260: control unit

Claims (1)

수평을 감지하고, 기울어진 롤, 피치, 요 각도를 출력하는 수평센서;
수평이 감지되면 120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파를 출력하고, 수평이 아닐 때 수평이 아님을 알리며, 수평일 때를 알리고, 수평 여부를 알림음으로 출력하며, 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력시 출력시간을 전송하는 초음파발생기;
초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및
수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 대응하게 위치하고,
최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하며,
계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고,
최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산하며,
상기 초음파발생기는,
개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고,
출력 시간을 제어부로 전송하며,
상기 제어부는,
다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고,
출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하며,
시간 차에 대응하는 거리를 계산하고,
최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산하며,
초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키되, 상기 초음파발생기가 기울어진 경우 기울어진 롤, 피치, 요 방향에 대응되는 롤, 피치, 요 방향의 각도로 회전시키면서 상기 초음파발생기의 수평을 유지시키는 구동부; 및
상기 구동부를 제어하는 초음파발생기 제어부를 더 포함하고,
상기 초음파발생기 제어부는,
위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고,
상기 초음파발생기가 초음파를 발생하도록 하며,
상기 제어부는,
위치에 따른 레이저센서를 동작시켜 보다 정밀한 위치를 계산하되,
초점이 보다 넓은 초음파센서로 초점을 맞추고, 상기 레이저센서로 보다 정밀하게 위치를 측정하며,
상기 수신기는 상기 레이저센서 앞단에 볼록렌즈를 구성하여 상기 볼록렌즈의 크기에 상응하는 일정 초점이 맞는 레이저를 수신하도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 위치 측정 장치.Detect level, output tilted roll, pitch, yaw angle Horizontal sensor;
When horizontal is detected, it is divided into 120-degree angles to output ultrasonic waves corresponding to individual angles, to indicate that it is not horizontal when not horizontal, to inform when it is horizontal, and to output whether or not it is horizontal, as an alarm sound. An ultrasonic generator for transmitting an output time when the ultrasonic waves are sequentially output;
A plurality of receivers for receiving ultrasound; And
Comprising a control unit for calculating the position of the ultrasonic generator by calculating the time difference of the received ultrasonic waves,
The control unit,
Corresponding to each ultrasonic generator divided by 120 degree angle,
Calculate the time of the ultrasonic wave received from the receiver located at the shortest distance,
Calculate the distance corresponding to the calculated time,
Compute the position of the ultrasonic generator by triangulation by synthesizing the distance with the three receivers located at the shortest distance,
The ultrasonic generator,
Ultrasonic waves are output sequentially corresponding to individual angles,
Send the output time to the controller,
The control unit,
Select the shortest time of the ultrasonic waves received from multiple receivers,
Calculate the time difference between the output time and the shortest time,
Calculate the distance corresponding to the time difference,
Compute the position of the ultrasonic generator by triangulation by synthesizing the distance with the three receivers located at the shortest distance,
A driving unit for rotating the ultrasonic generator in a roll, pitch, yaw, and maintaining the horizontal state of the ultrasonic generator while rotating the roll, the pitch, and the yaw direction corresponding to the inclined roll, pitch, and yaw direction when the ultrasonic generator is tilted; And
Further comprising an ultrasonic generator control unit for controlling the drive unit,
The ultrasonic generator control unit,
If the level is not detected after starting the position measurement, the driving unit is controlled to keep the ultrasonic generator horizontal to the ground.
The ultrasonic generator to generate an ultrasonic wave,
The control unit,
Calculate a more precise position by operating the laser sensor according to the position,
Focus with an ultrasonic sensor with a wider focus, position measurement with the laser sensor more precisely,
And the receiver configures a convex lens in front of the laser sensor to receive a laser having a predetermined focus corresponding to the size of the convex lens.
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