KR930701726A - 공간 위치 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

3차원 위치정보를 제공하는 공간위치측정 시스템과, 향상된 조사, 구성 배치, 장비동작, 제조공정재어 및 자동차량제어를 위하여 그 위치정보를 활용하는 방법이 기술되어 있다. 공간 위치 측정장치는 최소한 3개, 바람직하게는 4개의 고정 기준 스테이션(210)을 포함한다. 상기 고정스테이션중 최소한 2개, 바람직하게는 3개는 대상지점을 수평으로 횡단하는 전파 레이저 빔을 발산한다(제1B도). 나머지 고정 스테이션은 대상지점을 수직으로 횡단하는 전파 빔을 발산한다(제2도). 스트로보 신호는 회전 메카니즘이 회전 데이타(230 또는 234)를 작동시킬 때 고정스테이션으로부터 방산된다. 이동식 위치센서는 감광 디렉터(242), 컴퓨터(246) 및 디스플레이(254)를 포함한다. 이동식 위치센서의 x, y, z좌표로 고정스테이션으로 부터의 각 전파 레이저 빔으로부터 수선된 시간 표시 및 각 고정스테이션의 스트로보로부터 수신된 회전데이타를 기초로 하여 삼각측량기술을 통하여 획득된다.

선택적으로, 상기 시스템은 역회전 레이저 및/또는 "액시콘"형 디텍터를 포함할 수도 있다(제25도). 자동차량 및 제어용으로 생산성 향상을 위하여 자세 정보에 사용되는 다중 이동식 위치센서에 관하여 기술된다.

Description

공간 위치 측정 시스템

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1A도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 감지 및 위치측정을 기술하는 개략도; 제1B도는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 수직 감지 및 위치 측정을 기술하는 개략도; 제2도는 제1A도에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 감지 및 위치 측정을 기술하는 개략도; 제3도는 제1 및 2도에 기술된 바와같은 수평 및 수직 감지 및 위치측정을 기술하는 순서도.

Claims (61)

1. 3치원 카데시안 좌표계에서 이동물체의 x-y-z 순간 위치를 측정하기 위한 공간위치 측정 시스템에 있어서; 발산 회전레이저 빔을 방사하고 또한 그 레이저빔이 소정의 회전 데이타를 교차할때 통신 펄스를 방사하는 최소한 세개의 고정기준 스테이션과 상기 레이저 빔을 검출하기 위하여, 레이저 빔의 검출을 지시하는 신호를 방사하는 디텍터 수단을 포함하는 물체상에 장착된 센서와; 통신펄스의 수신을 지시하는 신호를 방사하는, 상기 통신펄프를 수신하기 위한 통신펄스 수신 수단과; 그리고 상기 디렉터 수단으로 부터 방사된 신호 및 상기 통신펄스 수신수단으로 부터 방사된 신호에 기초를 둔 물체의 순간 x-y-z 위치를 결정하기 위한 결정수단을 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
2. 3차원 카테시안 과표계에서 이동물체의 순간 x-y-z 위치를 결정하기 위한 공간워치 측정 시스템에 있어서; 발신 회전 레이저 빔을 방사하고 또한 그 레이저 빔이 소정의 회전 데이타를 교차할때 통신펄스를 방사하는 최소한 세개의 고정기준 스테이션과; 상기 통신펄스를 수신하기 위하여, 통신펄스의 수신을 지시하는 신호를 방사하는 통신펄스 수신수단과; 그리고 상기 디텍터 수단으로 부터 방사된 신호와 상기 통신펄스 수신 수단으로 부터 방사된 신호를 기초로 하여 물체의 위치를 측정하기 위한 결정수단을; 포함함을 특정으로 하며; 여기서 상기 최소한 세개의 고정기준 스테이션은 최소한 두개의 수평 고정기준 스테이션과 최소한 하나의 수직고정 기준 스테이션을 포함하며, 상기 수평 스테이션 각각은 수직 평면에서 발산하고 동시에 수평면에서 회전하는 레이저 빔을 방사하고, 상기의 최소한 하나의 수직 스테이션은 수평면에서 발산하고 동시에 수직평면에서 회전하는 레이저빔을 방사함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
3. 제2항에 있어서, 세개의 수평 고정 기준 스테이션이 사용됨을 특징으로 하는 공간 측정 시스템.
4. 제3항에 있어서, 하나의 고정 수직 기준 스테이션이 사용됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 스스템.
5. 제2항에 있어서, 상기 디텍터 수단은, 그의 주변장치 근처에 감광면을 가지는 디스크형 디텍터를 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
6. 제2항에 있어서, 상기 디텍터 수단은 복수의 변을 가지는 다각형 지지부를 포함하며, 그 각 변은 그 상부에 감광 부재를 배치하고 있음을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
7. 제4항에 있어서, 상기 결정수단은 각 레이저 빔 및 각 통신펄스가 수신된 시간에 대응하은 시간 레벨을 할당하고, 상기 결정 수단은 물체의 위치 및 x-y 방향을 결정하게 되며, 그것은 (1) 각 수평 고정 스테이션에 대하여 대응하는 수평각을 계산하고, 상기 각은 대응하는 수평 고정스테이션 및 또 다른 수평고정 스테이션을 연결시키는 라인과, 대응하는 고정 스테이션 및 상기 센서를 연결시키는 라인과의 사이에 형성되며, 디텍터 수단에 의한 레이저 빔의 검출시간 빼기 제1통신 펄스의 수신시간 더하기 옵셋 대 제2통신펄스의 수신시간 빼기 제1통신펄스 시간의 비 곱하기 360°를 계산하고, (2) 다음의 방정식
9. 을 계산함으로써 결정됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
10. 제7항에 있어서, 상기 결정수단 Z방향으로 물체의 위치를 결정하며; 그것은, (1) 상기 수직 고정스테이션에 대응하는 수직각을 계산하고, 상기각은 수직평면 및 수직고정 스테이션과 상기 센서를 연결시키는 라인 사이에 형성되고 디텍터 수단에 의한 레이저 빔 검출시간 빼기 제1통신펄스의 수신시간 대 제2통신 펄스의 수신시간 빼기 제1통신 펄스의 시간의 비 곱하기 360°를 계산하고, 그리고 (2) 다음의 방정식;
11. Z=r*sin(φc-90')
12. 을 계산함으로써 결정됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 결정수단은 물체의 위치를 디스플레이 하기 위한 디스플레이 수단에 결합됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
14. 제9항에 있어서, 상기 결정수단은 오퍼레이터로 부터 상기 결정수단까지 정보를 입력시키기 위한 입력단에 결합됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
15. 제10항에 있어서, 상기 디스플레이수단 및 상기 입력수단은 터치 스크린에 의하여 제공됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
16. 제1항에 있어서, 세개의 고정 기준 스테이션이 사용되고, 상기 각 고정 스테이션은 수직축에 관하여 회전되고 상기 수직축으로 부터 소정의 각에 의해 경사진 평면에서 발산하는 레이저 빔을 방사함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
17. 제1항에 있어서, 세개의 고정기준 스테이션이 사용되고, 상기 각 고정 스테이션은, 서로 다른 고정 스테이션의 회천축과는 다른 자세를 가진 한 축에 관하여 회전되는 발산 레이저 빔을 방사함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
18. 제1항에 있어서, 상기 물체는 구성 지점에서 기계장치에 장착됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
19. 제13항에 있어서, 상기 기계장치는 불도저임을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
20. 제13항에 있어서, 상기 기계장치는 개간 차량임을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
21. 3차원 카테시안 좌표계에서 이동물체의 순간 x-y-z 위치를 결정하기 위한 공간위치 측정 시스템에 있어서; 발산 회전 레이저 빔을 방사하고 또한 그 레이저 빔이 소정의 회전 데이타를 교차할때 통신펄스를 방사하는 최소한 세개의 고정기준 스테이션과 상기 레이저 빔을 검출하기 위하여 레이저 빔의 검출을 지시하는 신호를 방사하는 디텍터 수단을 포함하는 물체상에 장착된 센서와; 상기 통신펄스를 수신하기 위하여, 통신펄스의 수신을 지시하는 신호를 방사하는 통신펄스 수신수단과; 그리고 상기 디텍터 수단으로 부터 방사된 신호와 상기 통신펄스 수신 수단으로 부터 방사된 신호를 기초로 하여 물체의 위치를 측정하기 위한 결정수단을; 포함함을 특징으로 하며; 여기서 상기의 물체는 자동 차량에 장착되고, 그래프상의 데이타베이스로 부터의 설계 정보는 위치 매칭을 기초로 한 유도를 제공하기 위하여 상기의 결정 수단에 입력됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
22. 제17항에 있어서, 그래프상의 데이타 베이스로 부터의 설계정보는 위치 및 방향 매칭을 기초로 한 유도를 제공하기 위하여 상기 측정수단에 입력됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
23. 제17항에 있어서, 그래프상의 데이타 베이스로부터 설계정보는 상기 결정수단내로 입력되며, 그리하여 상기 물체의 활동위치는 원하는 상기 물체의 위치에 비교될 수 있음을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
24. 제17항에 있어서, 상기 시스템은 차량의 피치, 롤 및 요우 정보를 제공함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
25. 제17항에 있어서, 상기 시스템은 차량의 요우 정보를 제공함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
26. 제1항에 있어서, 2차 위치 감지 유닛이 제공되며, 상기 2차 위치 감지 유닛은 비젼 메카니즘을 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
27. 제1항에 있어서, 상기의 통신수단은 라디오 전송기를 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
28. 제1항에 있어서, 상기 통신수단은 전방향 광학 스트로보를 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
29. 제1항에 있어서, 상기 통신수단은 회전 단향 광학 스트로보를 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
30. 제1항에 있어서, 상기 물체 미치 상기 고정 기준 스테이션은 수중에 있음을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
31. 제1항에 있어서, 상기 결정수단은 레이저 빔을 방사시키는 특별한 고정기준 스테이션을 확인하기 위한 레이저 빔 확인수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
32. 3차원 카테이산 좌표계에서 이동물체의 순간 x-y-z위치를 결정하기 위한 공간 위치 측정 시스템에 있어서 : 발산각 φ를 가지며, 축에 관하여 경사각 β로 회전된 1차 레이저 빔을 방사하고, 상기 발산각 φ를 가지며, 상기 축에 관하여 상기 경사각 β로 상기 1차 빔과 반대방향으로 회전되는 2차 레이저 빔을 발생시키는 최소한 하나의 반사면을 포함하는, 최소한 하나의 고정 기준 스테이션과; 상기 물체에 배치되어, 상기 1차 및 반사 레이저 빔을 검출하기 위한 디텍터 수단을 포함하며, 상기 디텍터 수단은 레이저 빔의 검출하는 신호를 방사하고, 입사 광을 상기 디텍터수단으로 향하게 하기위하여 최소한 하나의 액시콘을 포함하는, 이동식 위치센서와; 상기 디텍터 수단으로부터 방사된 신호를 기초로하여 상기 물체의 위치를 결정하기 위한 결정수단;을 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
33. 제28항에 있어서, 세개의 고정된 기준스테이션이 사용됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
34. 제29항에 있어서, 상기의 결정수단은 디텍터에 의하여 검출된 각 1차 및 반사 레이저 빔의 검출을 시간 라벨하고 상기 각 시간라벨을 메모리내에 기억하는 컴퓨터를 포함함을 특징으로 하는 공간 측정 시스템.
35. 제30항에 있어서, 상기 결정수단을 다음의 식 :
37. t1=1차 빔(13)의 교차시간
38. t2=2차 빔(24)의 교차시간
39. μ=옵셋 인자
40. w=회전 레이저의 속력(회전/초)
41. X°=기준 고정스테이션으로부터 이동식 위치센서까지의 수평각
42. 에 따라 센서의 3차원 위치를 계산함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
43. 제28항에 있어서, 상기 반사기는 곡면임을 특징으로하는 공간 위치 측정 시스템.
44. 제28항에 있어서, 상기 각 기준스테이션은 두 1차 레이저 빔을 방사함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
45. 제33항에 있어서, 두개의 그러한 기준스테이션이 사용되고, 상기의 수단은 디텍터에 의하여 검출된 각 1차 및 반사 레이저 빔의 검출을 시간 라벨하고 상기 각 시간 라벨을 메모리내에 기억하는 컴퓨터를 포함하며, 상기의 검퓨터는
47. τ=수직각
48. =1차 빔(290, 292)의 수평각 옵셋
49. w=회전율(회전/초)
50. tA=1차 빔(290)이 점을 교차하는 시간
51. tB=1차 빔(292)이 점을 교차하는 시간
52. β=빔의 경사
53. 에 따라 센서의 3차원 위치를 계산함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
54. 제33항에 있어서, 하나의 그러한 기준스테이션이 사용되고, 상기 입사광을 세개의 대응하는 디텍터 수단으로 향하게 하기위하여 세개의 액시콘을 포함함을 특징으로 하는 공간 측정 시스템.
55. 3차원 카테시안 좌표계에서 상대적인 공간위치를 측정하기위한 방법에 있어서, 발산 1차 레이저 빔을 방사하고, 상기 1차 레이저 빔을 축에 관하여 경사각 방사하고 β로 회전시키고; 발산 반사 레이저 빔을 발생시키고, 상기 반사 레이저 빔을 상기 축에 관하여 경사각 β로 상기 1차 빔과 반대방향으로 회전시키고; 상기 1차 및 반사 레이저 빔으로부터의 입사광을 액시콘 렌즈를 경우하여 최소한 하나의 포토디텍터로 향하게 하고; 상기 레이저 빔의 각 검출을 상기 최소한 하나의 디텍터에서 시간 라벨링하고; 그리고 상기 최소한 하나의 디텍터로부터 방사된 신호를 기초로하여 상대적 공간위치를 계산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정방법.
56. 3차원 카테시안 좌표계에서 이동물체의 순간 x-y-z위치를 결정하기 위한 공간 위치 측정시스템에 있어서 : 발산각 φ를 가지며 축에 관하여 경사각 β로 회전된 최소한 하나의 1차 복사빔을 방사하고, 상기 발산각 φ를 가지고 상기 축에 관하여 상기 경사각 β로 상기 1차 빔과 반대방향으로 회전되는 최소한 하나의 2차 복사빔을 방사하는 최소한 하나의 고정 기준스테이션과; 상기 물체에 배치되어, 상기 1차 및 2차 빔을 검출하고, 상기 빔중의 하나가 검출된때마다 신호를 방사하기위한 디텍터 수단을 포함하는, 이동식 위치센서; 상기 디텍터 수단으로부터 방사된 신호를 기초로하여 상기 물체의 위치를 결정하기 위한 결정수단을 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
57. 제37항에 있어서, 상기 센서는 입사광이 상기 디텍터 수단을 향하게 하기위한 최소한 하나의 액시콘을 포함함을 특징으로 하는 공간 측정 시스템.
58. 제37항에 있어서, 두 1차 빔 및 두 2차 빔이 방사됨을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
59. 제37항에 있어서, 상기 스테이션은 상기 최소한 하나의 2차 빔을 발생시키기 위하여 최소한 하나의 반사면을 포함함을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
60. 제40항에 있어서, 상기 반사면은 곡면임을 특징으로 하는 공간 위치 측정 시스템.
61. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.