KR0140129B1 - The apparatus and method for distance error correctable distance measurement - Google Patents
The apparatus and method for distance error correctable distance measurementInfo
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Abstract
본 발명은 레이저를 이용한 광학식 거리측정장치에 관한 것으로, 광학식 거리측정기에서 발사된 광을 수광하여 광전변환 및 증폭하고 전기적 신호를 이용하여 광의 이동시간을 측정하는 장치에 사용되는 일반적인 전자부품에서는 어떤 신호에 대한 딜레이(dealy)가 온도에 따라 변화를 나타내는 경우가 많고, 제품의 편차에 따라서도 이러한 오차가 발생될 수 있으며, 이러한 것은 양산시 각각의 세트마다 조정을 해주어야 하고 또한 온도에 의한 영향은 사용중 조정을 해줄 수 없어 이는 측정에러로 남게 되는 문제점이 있어, 본 발명은 레이저 다이오드와 포토다이오드의 전면에 보호용 유리 칸막이를 관통하는 광케이블을 설치하여, 발광다이오드에서 발사된 레이저를 광케이블을 통해 포토다이오드에 직접 입사시켜 이 신호가 인지되는데 까지 걸리는 시간을 측정하여 실제 거리측정신호의 측정시간에서 이 신호를 제거시킴으로써 정확한 거리를 측정토록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical distance measuring apparatus using a laser. In the general electronic component used in an apparatus for receiving light emitted from an optical range finder, photoelectric conversion and amplification, and measuring the travel time of light using an electrical signal, Delays to the temperature often change with temperature, and this error may occur depending on product deviations, which must be adjusted for each set during mass production and the influence of temperature is adjusted during use. There is a problem in that it remains as a measurement error, the present invention is to install an optical cable penetrating the protective glass partition on the front of the laser diode and the photodiode, the laser emitted from the light emitting diode directly to the photodiode through the optical cable To enter this signal By measuring the time and removing this signal from the measurement time of the actual distance measurement signal, the accurate distance is measured.
Description
제1도는 본 발명의 전체 구성도,1 is an overall configuration diagram of the present invention,
제2도는 본 발명의 제어부 동작순서도이다.2 is a flowchart of the operation of the control unit of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10:제어부 20:레이저 구동부10: control unit 20: laser drive unit
30:레이저 발광부 40:대상물체30: laser light emitting part 40: object
50:레이저 수신부 60:수신신호 처리부50: laser receiver 60: received signal processor
70:광케이블70: optical cable
본 발명은 레이저를 이용한 광학식 거리측정장치에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드와 포토다이오드의 전면에 보호용 유리 칸막이를 관통하는 광케이블을 설치하여, 발광다이오드에서 발사된 레이저를 광케이블을 통해 포토다이오드에 직접 입사시켜 이 신호가 인지되는데 까지 걸리는 시간을 측정하여 실제 거리측정신호의 측정시간에서 이 신호를 제거시킴으로써 정확한 거리를 측정토록함을 특징으로 하는 거리오차 보정을 위한 광학식 거리측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical distance measuring apparatus using a laser, and in particular, an optical cable penetrating a protective glass partition in front of a laser diode and a photodiode is installed, and the laser emitted from the light emitting diode is directly incident on the photodiode through the optical cable. The present invention relates to an optical distance measuring apparatus and method for calibrating distance error, characterized in that by measuring the time taken for the signal to be recognized and removing the signal from the measurement time of the actual distance measuring signal, the accurate distance is measured.
일반적으로 종래의 거리측정기기들은, 대부분 해당하는 길이의 표준 측정 장비를 가지고 물체와의 거리를 상대적으로 측정하는 방식을 사용하였다.In general, the conventional distance measuring devices, the standard measuring equipment of the corresponding length is used to measure the distance to the object relatively.
한편, 광학식 거리측정장치에 있어서 거리를 측정하는 방법은 광이 이동한 시간을 측정하여 측정된 이동 시간과 광속을 이용하여 거리를 측정한다.On the other hand, in the optical distance measuring apparatus, the distance measuring method measures the distance using the measured travel time and the light beam by measuring the time the light travels.
이러한 방법에 있어서 측정거리의 정밀도를 결정하는 것은 광이 이동한 시간을 얼마나 정확하게 측정하는가 하는 것인데, 광은 1(nsec)동안에 30cm를 이동하므로 시간을 이용한 거리측정시 이 시간이 대단히 짧아서 외부적인 변화요인이나 소자자체의 변화에 의한 변동량과 유리 전면의 오염도에 따라서 측정시간이 달라지고 측정거리가 변화될 수 있어 광이 이동한 거리를 정확히 측정하는 것은 매우 어려운 일이다.In this method, the accuracy of the measurement distance is how accurately the time the light travels is measured. Since the light travels 30cm during 1 (nsec), this time is very short when measuring distance using time. It is very difficult to accurately measure the distance the light travels because the measurement time can be changed and the measurement distance can be changed depending on the amount of change caused by the factor or the element itself and the degree of contamination on the glass surface.
즉, 광학식 거리측정기에서 발사된 광을 수광하여 광전변환 및 증폭하고 전기적 신호를 이용하여 광의 이동시간을 측정하는 장치에 사용되는 일반적인 전자부품에서는 어떤 신호에 대한 딜레이(dealy)가 온도에 따라 변화를 나타내는 경우가 많고, 제품의 편차에 따라서도 이러한 오차가 발생될 수 있으며, 이러한 것은 양산시 각각의 세트마다 조정을 해주어야 하고 또한 온도에 의한 영향은 사용중 조정을 해줄 수 없어 이는 측정에러로 남게 되는 문제점이 있었다.That is, in a general electronic component used for a device which receives light emitted from an optical range finder, performs photoelectric conversion and amplification, and uses an electrical signal to measure light travel time, the delay of a signal varies with temperature. In many cases, this error may occur depending on product deviation, and this must be adjusted for each set during mass production, and the influence of temperature cannot be adjusted during use, which leaves a measurement error. there was.
본 발명은 종래의 이러한 문제를 해결코자 하는 것으로, 레이저 다이오드에서 나오는 레이저를 포토다이오드에 직접 인가되도록 광케이블을 적절히 위치시켜 광케이블을 통해 인지되는데 까지 걸리는 시간을 측정하여 실제 거리측정장치에서 이를 제거시킴으로써 정확한 거리를 측정할 수 있도록 함을 특징으로 한다.The present invention is to solve this problem of the prior art, by properly positioning the optical cable so that the laser from the laser diode is applied directly to the photodiode to measure the time it takes to recognize through the optical cable to remove it from the actual distance measuring device It is characterized in that the distance can be measured.
즉, 내부부품의 온도에 의한 지연시간을 포토다이오드로 직접 측정하기 위해 보호용 유리 칸막이를 관통하는 광케이블을 설치한 것이다.In other words, in order to measure the delay time due to the temperature of the internal parts directly with a photodiode, an optical cable penetrating the protective glass partition is provided.
이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 전체 구성도로써, 전체 시스템을 컨트롤하는 제어부(10)와, 제어부(10)의 신호에 따라 레이저를 구동시키는 신호를 발생시키는 레이저 구동부(20)와, 레이저 구동부(20)로부터 신호를 인가받아 레이저를 대상물체(40)에 입사하는 레이저 다이오드로 구성된 레이저 발광부(30)와, 대상물체(40)에서 반사된 신호를 수신하는 포토다이오드로 구성된 레이저 수신부(50)와, 수신된 신호를 처리하는 수신신호 처리부(60)와, 제어부에서 인에이블 신호 출력시 레이저 발광부(30)에서 발광된 레이저를 직접 레이저 수신부(50)에 전달하는 광케이블(70)로 구성한다.1 is an overall configuration diagram of the present invention, the control unit 10 for controlling the entire system, the laser driver 20 for generating a signal for driving the laser in accordance with the signal of the control unit 10, the laser driver 20 A laser light emitting unit 30 comprising a laser light emitting unit 30 configured to receive a signal from a laser diode incident to a target object 40, a photodiode receiving a signal reflected from the target object 40, and Receive signal processing unit 60 for processing the received signal, and the optical cable 70 for directly transmitting the laser light emitted from the laser emitter 30 to the laser receiver 50 when the enable signal output from the control unit.
상기와 같이 구성된 본 발명의 광학식 거리측정장치는 자동차 전면부의 전조등 사이에 장착되며, 여기서 오프셋값을 구하기 위해 설치한 광케이블(70)은 레이저 발광부(30)의 레이저 다이오드와 레이저 수신부(50)의 포토다이오드 사이에 설치된 칸막이를 관통하여 설치되어, 오프셋값을 취득할 목적으로 제어부(10)에서 광케이블(70)의 차단기(71)에 인에이블 신호를 출력하면 레이저 발광부(30)에서 발사된 광이 광케이블(70)을 통해 레이저 수신부(50)에 직접 반사된다. 이때 입사된 신호가 수신신호 처리부(60)에서 거리정보로 바뀌어 제어부로 들어온다. 따라서 오프셋값이 구해진다.Optical distance measuring device of the present invention configured as described above is mounted between the headlights of the front of the vehicle, wherein the optical cable 70 is installed to obtain the offset value of the laser diode of the laser light emitting unit 30 and the laser receiver 50 The light emitted from the laser light emitting unit 30 when the control unit 10 outputs the enable signal to the breaker 71 of the optical cable 70 for the purpose of obtaining an offset value. The optical cable 70 is directly reflected by the laser receiver 50. At this time, the incident signal is converted into the distance information in the reception signal processor 60 and enters the controller. Thus, the offset value is obtained.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일반적인 동작은 제어부(10)에서 레이저를 구동하는 신호를 내보내면 레이저 구동부(20)에서 레이저를 구동할 수 있도록 레이저 발광부(30)에 신호를 보내어 레이저 발광부(30)에서 레이저를 대상물체(40)에 발신하도록 하고, 반사된 레이저를 레이저 수신부(50)로부터 받아들이는 수신신호 처리부(60)에서는 레이저가 발광된 시간과 수광된 시간동안 전압을 적분하여 이를 A/D 변환하거나, 레이저 발광과 수광 시간동안에 시간을 직접 카운팅하거나, 레이저 발광과 수광 시간동안의 위상지연을 이용한 위상 검출하는 방법 등을 사용하여 제어부(10)에 신호를 인가하여 거리를 측정한다.In the general operation of the present invention configured as described above, when the control unit 10 sends out a signal for driving the laser, the laser driver 20 sends a signal to the laser light emitter 30 so as to drive the laser light emitter 30. In the reception signal processing unit 60 for transmitting the laser to the target object 40, and receiving the reflected laser from the laser receiver 50, the voltage is integrated during the time when the laser is emitted and the time when the laser beam is received. The distance is measured by applying a signal to the control unit 10 using a method of performing D conversion, directly counting the time during the laser emission and the light receiving time, or detecting a phase using the phase delay during the laser emission and the light receiving time.
물론 여기서 취득된 거리 값은 물체와의 측정 거리값이므로, 이 값에는 오프셋 거리값이 포함되어 있어 하기와 같은 식에 의해서 실제거리를 구한다.Of course, since the distance value acquired here is a measurement distance value with an object, this value contains the offset distance value, and an actual distance is calculated | required by the following formula.
실제거리=측정 거리값-오프셋 거리값Actual distance = measured distance value-offset distance value
이러한 오프셋은 지나치게 많이 측정할 필요가 없다. 따라서 일정한 비율로 측정하기 위해서는 오프셋 측정이 필요한가를 판단하는 부분을 통과한다.This offset does not need to be measured too much. Therefore, in order to measure at a constant ratio, it passes through the part that determines whether an offset measurement is necessary.
만일 측정이 필요하면 처음으로 돌아가고 측정이 필요하지 않으면 레이저 다이오드를 구동시켜 물체와의 거리를 측정한다.If measurement is needed, go back to the beginning and if no measurement is required, drive the laser diode to measure the distance to the object.
제2도는 본 발명의 제어부 동작순서도로써, 시스템을 초기화후 오프셋 측정이 필요한가를 판단하여 필요할 경우 제어부로부터 광케이블에 인에이블 신호를 출력하여 레이저 다이오드로부터 발사되는 레이저를 포토다이오드에서 직접 수광케하여 오프셋 거리값을 구하는 제1단계(S1)와; 상기 제1단계(S1)에서 오프셋값을 구한 경우 광케이블에 디스에이블신호를 출력하고, 레이저 다이오드를 이용하여 거리값을 구한 다음 취득한 거리값에서 오프셋값을 감산하여 실거리를 구하는 제2단계(S2)로 이루어져 순차동작한다.2 is a flow chart of the control unit of the present invention, it is determined whether the offset measurement is necessary after initializing the system, and if necessary, outputs an enable signal from the control unit to receive the laser emitted from the laser diode directly from the photodiode to offset distance by the photodiode A first step (S1) of obtaining a value; When the offset value is obtained in the first step S1, a disable signal is output to the optical cable, the distance value is obtained by using a laser diode, and the second distance is obtained by subtracting the offset value from the obtained distance value. It consists of sequential operation.
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