KR100241766B1 - 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

광학식 거리측정 장치.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

종래 광학식 거리측정 장치에서 광학식 거리측정 장치를 테스트할 시 최대 탐지거리만한 공간이 있어야만 테스트할 수 있고, 거리오차가 생겨 보정을 하고자 할 시 부품들을 하나씩 수정해야 하는 문제점을 해결하고자 한 것임.

3. 발명의 해결방법의 요지

광학식 거리측정 장치를 시험하도록 테스트신호를 발생시키는 테스트스위치(11)와; 상기 테스트스위치(11)의 테스트신호에 의해 광학식 거리측정 장치의 테스트를 제어하고, 거리측정 동작을 제어하는 메인제어부(12)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 송광부(14)의 구동신호를 생성하는 송광제어부(13)와; 상기 송광제어부(13)의 구동신호에 따라 레이저신호를 광케이블로 송광하는 송광부(14)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 레이저의 진행방향을 조정하도록 각각의 제1 내지 제n 거울을 제어하는 제1 내지 제n 거울제어부(15)와; 상기 제1 내지 제n 거울제어부(15) 각각의 제어신호에 따라 상기 송광부(14)에서 송광된 레이저의 진행방향을 제어하는 제1 내지 제n 거울(16)과; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 수광부(18)가 레이저 신호를 수신하도록 제어신호를 생성하는 수광제어부(17)와; 상기 수광제어부(17)의 제어신호에 따라 광케이블을 통과한 레이저를 수광하는 수광부(18)와; 상기 송광부(14)의 송광신호 시작시간과 상기 수광부(18)의 수광신호 시간의 차이를 계산하여 거리를 측정하는 거리계산부(19)와; 상기 거리계산부(19)에서 계산된 거리와 측정된 거리간의 거리오차를 저장하여 광학식 거리측정 장치가 거리측정할 시 상기 거리오차가 거리측정값에 보정되도록 하는 거리값저장부(20)와; 상기 메인제어부(12)에서 거리값과 거리오차를 보정한 결과를 출력시키는 결과표시부(21)로 이루어짐을 특징으로 한 것이다.

4. 발명의 중요한 용도

광학식 거리측정 장치에 적용되는 것임.

Description

광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치 및 그 방법

일반적으로 거리측정 장치는 다른 물체와의 거리를 측정하여 차량의 충돌정보 등에 사용되는 장치이다.

이러한 거리측정 장치에 있어서, 종래 광학식 거리측정 장치는, 제1도에 도시된 바와 같이, 광학식 거리측정 장치에 테스트신호를 발생시키는 테스트스위치(1)와; 상기 테스트스위치(1)의 테스트신호에 의해 테스트를 제어하고, 거리측정을 제어하는 메인제어부(2)와; 상기 메인제어부(2)의 제어에 따라 송광부(4)를 제어하는 송광제어부(3)와; 상기 송광제어부(3)의 제어에 따라 레이저 빛을 물체에 송광하는 송광부(4)와; 상기 메인제어부(2)의 제어에 따라 수광부(6)를 제어하는 수광제어부(5)와; 상기 수광제어부(5)의 제어에 따라 상기 송광부(4)에서 송출된 레이저가 물체에 반사시킨 반사광을 수광하는 수광부(6)와; 상기 송광부(4)에서 레어저가 송출된 시간과 상기 수광부(6)에서 반사광이 수신된 시간을 비교하여 물체와의 거리를 계산하는 거리계산부(7)와; 상기 메인제어부(2)에 전송된 물체와의 거리를 표시하는 결과표시부(8)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 종래 광학식 거리측정 장치의 테스트작용을 첨부한 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

먼저 광학식 거리측정 장치를 테스트하기 위해서는, 제2도에 예시된 바와 같이, 광학식 거리측정 장치를 고정시켜 놓고 물체를 이동시키면서 거리를 측정한다. 그래서 테스트스위치(1)를 작동시켜 거리측정을 실행하면 송광부(4)에서 물체까지 송광된 레이저가 반사되어 수광부(6)에서 수광되고, 송광된 시간과 수광된 시간을 비교하여 광학식 거리측정 장치와 물체간의 거리를 계산할 수 있게 된다. 그리고 거리의 오차가 발생하는 경우에 광학식 거리측정 장치의 부품을 수정하여 거리오차를 정정하게 되었다.

여기서 광학식 거리측정 장치의 부품들을 제조할 때 보통의 빠른 속도의 부품들을 사용하더라도 전체적으로 몇십 나노초 정도의 오차는 발생하게 된다. 그리고 빛의 속도는 초당 30만km여서 1m의 왕복에 6.6나노초가 걸리므로 10나노초의 오차라면 약 1.5m의 거리오차가 발생하게 된다. 따라서 이러한 오차를 수정하기 위해 생산/조립할 때 부품들을 하나씩 수정하는 것은 생산성의 문제가 발생한다.

또한 광학식 거리측정 장치를 테스트하기 위해서는 최대 탐지거리만한 공간을 필요로 하는데, 최대 탐지거리가 100m라고 하면 주변에 장애물이 없는 100m이 공간에서 테스트를 수행해야 되기 때문에 인적/공간적 제한 요소가 큰 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 일반적인 광학식 거리측정 장치에서 광학식 거리측정 장치를 테스트하고 거리보정을 할 때 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 광학식 거리측정 장치에서 일정구간마다 레이저 빛의 진행방향을 제어할 수 있는 거울과 거울제어장치 및 저장장치를 사용하여 광학식 거리측정 장치를 테스트하고 거리오차를 보정하여 거리측정을 할 수 있도록 한 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단은, 광학식 거리측정 장치를 시험하도록 테스트신호를 발생시키는 테스트스위치와; 상기 테스트스위치의 테스트신호에 의해 광학식 거리측정 장치의 테스트를 제어하고, 거리측정 동작을 제어하는 메인제어부와; 상기 메인제어부의 제어신호에 따라 송광부의 구동신호를 생성하는 송광제어부와; 상기 송광제어부의 구동신호에 따라 레이저신호를 광케이블로 송광하는 송광부와; 상기 메인제어부의 제어신호에 따라 레이저의 진행방향을 조정하도록 각각의 제1 내지 제n 거울을 제어하는 제1 내지 제n 거울제어부와; 상기 제1 내지 제n거울제어부 각각의 제어신호에 따라 상기 송광부에서 송광된 레이저의 진행방향을 제어하는 제1 내지 제n 거울과; 상기 메인제어부의 제어신호에 따라 수광부가 레이저 신호를 수신하도록 제어신호를 생성하는 수광제어부와; 상기 수광제어부의 제어신호에 따라 광케이블을 통과한 레이저를 수광하는 수광부와; 상기 송광부의 송광신호 시작시간과 상기 수광부의 수광 신호 시간의 차이를 계산하여 거리를 측정하는 거리계산부와; 상기 거리계산부에서 계산된 거리와 측정된 거리간의 거리오차를 저장하여 광학식 거리측정 장치가 거리측정할 시 상기 거리오차가 거리측정값에 보정되도록 하는 거리값저장부와; 상기 메인제어부에서 거리값과 거리오차를 보정한 결과를 출력시키는 결과표시부로 이루어진다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은, 테스트스위치를 온 시키고 실행횟수(n)를 초기화하여 실행횟수(n)와 총거울개수가 같은 지를 비교하는 제1단계와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같지 않으면 n번째 거울을 온하여 거리값을 저장하고 오프셋과 거리보상변수를 설정하여 보정된 거리를 계산하고, 상기 실행횟수(n)와 총거울개수를 비교하는 단계로 리턴하는 제2단계와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같으면 결과표시부를 구동시켜 보상된 거리값을 출력하는 제3단계로 이루어진다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래 광학식 거리측정 장치의 블록구성도.

제2도는 종래 광학식 거리측정 장치의 테스트 방법을 예시한 블록도.

제3도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 블록구성도.

제4도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 테스트 방법을 보인 흐름도.

제5도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 테스트방법을 예시한 블록도.

제6도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 테스트 방법의 일실시예를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 테스트스위치 12 : 메인제어부

13 : 송광제어부 14 : 송광부

15 : 제1 내지 제n 거울제어부 16 : 제1 내지 제n 거울

17 : 수광제어부 18 : 수광부

19 : 거리계산부 20 : 거리값저장부

21 : 결과표시부

제3도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 블록구성도이다.

도시된 바와 같이, 광학식 거리측정 장치를 시험하도록 테스트신호를 발생시키는 테스트스위치(11)와; 상기 테스트스위치(11)의 테스트신호에 의해 광학식 거리측정 장치의 테스트를 제어하고, 거리측정 동작을 제어하는 메인제어부(12)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 송광부(14)의 구동신호를 생성하는 송광제어부(13)와; 상기 송광제어부(13)의 구동신호에 따라 레이저신호를 광케이블로 송광하는 송광부(14)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 레이저의 진행방향을 조정하도록 각각의 제1 내지 제n 거울을 제어하는 제1 내지 제n 거울제어부(15)와; 상기 제1 내지 제n 거울제어부(15) 각각의 제어신호에 따라 상기 송광부(14)에서 송광된 레이저의 진행방향을 제어하는 제1 내지 제n 거울(16)과; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 수광부(18)가 레이저 신호를 수신하도록 제어신호를 생성하는 수광제어부(17)와; 상기 수광제어부(17)의 제어신호에 따라 광케이블을 통과한 레이저를 수광하는 수광부(18)와; 상기 송광부(14)의 송광신호 시작시간과 상기 수광부(18)의 수광신호 시간의 차이를 계산하여 거리를 측정하는 거리계산부(19)와; 상기 거리계산부(19)에서 계산된 거리와 측정된 거리간의 거리오차를 저장하여 광학식 거리측정 장치가 거리측정할 시 상기 거리오차가 거리측정값에 보정되도록 하는 거리값저장부(20)와; 상기 메인제어부(12)에서 거리값과 거리오차를 보정한 결과를 출력시키는 결과표시부(21)로 구성된다.

제4도는 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 테스트 방법을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 테스트스위치(11)를 온 시키고 실행횟수(n)를 초기화하여 실행횟수(n)와 총거울개수가 같은 지를 비교하는 제1단계(ST1-ST3)와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같지 않으면 n번째 거울(16)을 온하여 거리값을 저장하고 오프셋과 거리보상변수를 설정하여 보정된 거리를 계산하고, 상기 실행횟수(n)와 총거울개수를 비교하는 단계(ST3)로 리턴하는 제2단계(ST4-ST8)와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같으면 결과표시부(21)를 구동시켜 보상된 거리값을 출력하는 제3단계(ST9)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치 및 그 방법의 작용을 첨부한 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

먼저 테스트스위치(11)가 오프된 상태에서 광학식 거리측정 장치는 원래의 거리측정 동작을 수행하고, 테스트스위치(11)를 온 시키면, 제5도에 도시된 바와 같이, 레이저가 송출되어 광학식 거리측정 장치의 테스트가 시작된다.

이에 따라 테스트스위치(11)가 온 되면 제1 거울제어부(15)가 동작되고 제1 거울(16)에 의해 레이저는 송광부(14)에서 수광부(18)로 직접 전달된다. 그리고 이를 측정한 결과는 거리값저장부(20)에 저장되고, 다른 거울들에서 얻은 값과 달리 이 값을 광학식 거리측정 장치의 오프셋값으로 한다. 즉, 송광부(14)에서 수광부(18)로 직접 입사하는 경우에는 거리값이 0으로 측정된다. 그리고 순차적으로 거울들(16)을 온 시키면서 측정된 값은 거리값저장부(20)에 저장되어, 거리보상 변수를 설정하게 된다(ST1-ST8).

또한 제6도에서 A점은 제1거울(16)을 온 시킨 경우에 측정된 값으로, 이 값은 오프셋이 되며, 다음의 식(1)과 같이 계산된다.

여기서 ΔA는 원점과 A점간의 거리차이다. 또한 B점은 제2거울(16)을 온 시킨 경우에 측정된 값으로, 정상 동작시에 측정거리가 A~B사이인 경우에는 다음의 식(2)에 의해 보정된 거리값을 구하게 된다.

여기서 ΔB、은 A점과 B점간의 측정거리차이고, ΔB는 A점과 B점간의 실제거리차이다. 그리고 C점은 제3거울(16)을 온 시킨 경우에 측정된 값으로, 정상동작시에 측정거리가 B~C 사이인 경우에는 다음의 식(3)에 의해 보정된 거리값을 구하게 된다.

여기서 ΔC、은 B점과 C점간의 측정거리차이고, ΔC는 B점과 C점간의 실제거리차이다.

이와 같이 제n거울(16)까지 측정하고 거리오차에 대한 보정을 수행하여 광학식 거리측정 장치를 테스트하고 거리측정을 할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 광학식 거리측정 장치에서 일정구간마다 레이저 빛의 진행방향을 제어할 수 있는 거울과 거울제어장치 및 저장장치를 이용함으로써 광학식 거리측정 장치를 테스트하여 거리오차에 따른 부품교체없이 거리측정을 할 수 있는 효과가 있다.

또한 거리오차를 자동으로 보정하여 종래의 광학식 거리측정 장치가 테스트를 하기 위해서는 넓은 공간이 필요로 하는데 반해 공간적 제약없이 광학식 거리측정 장치를 테스트하고 거리보정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 광학식 거리측정 장치에서 일정구간마다 레이저 빛의 진행방향을 제어할 수 있는 거울과 거울제어장치 및 저장장치를 사용하여 광학식 거리측정 장치를 테스트하고 거리오차를 보정하여 거리측정을 할 수 있도록 한 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치 및 그 방법을 제공하고자 한 것이다.

Claims (4)

1. 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치에 있어서, 광학식 거리측정 장치를 시험하도록 테스트신호를 발생시키는 테스트스위치(11)와; 상기 테스트스위치(11)의 테스트신호에 의해 광학식 거리측정 장치의 테스트를 제어하고, 거리측정 동작을 제어하는 메인제어부(12)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 송광부(14)의 구동신호를 생성하는 송광제어부(13)와; 상기 송광제어부(13)의 구동신호에 따라 레이저신호를 광케이블로 송광하는 송광부(14)와; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 레이저의 진행방향을 조정하도록 각각의 제1 내지 제n 거울을 제어하는 제1 내지 제n 거울제어부(15)와; 상기 제1 내지 제n 거울제어부(15) 각각의 제어신호에 따라 상기 송광부(14)에서 송광된 레이저의 진행방향을 제어하는 제1 내지 제n 거울(16)과; 상기 메인제어부(12)의 제어신호에 따라 수광부(18)가 레이저 신호를 수신하도록 제어신호를 생성하는 수광제어부(17)와; 상기 수광제어부(17)의 제어신호에 따라 광케이블을 통과한 레이저를 수광하는 수광부(18)와; 상기 송광부(14)의 송광신호 시작시간과 상기 수광부(18)의 수광신호 시간의 차이를 계산하여 거리를 측정하는 거리계산부(19)와; 상기 거리계산부(19)에서 계산된 거리와 측정된 거리간의 거리오차를 저장하여 광학식 거리측정 장치가 거리측정할 시 상기 거리오차가 거리측정값에 보정되도록 하는 거리값저장부(20)와; 상기 메인제어부(12)에서 거리값과 거리오차를 보정한 결과를 출력시키는 결과표시부(21)로 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 장치.
2. 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 방법에 있어서, 테스트스위치(11)를 온 시키고 실행횟수(n)를 초기화하여 실행횟수(n)와 총거울개수가 같은 지를 비교하는 제1단계(ST1-ST3)와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같지 않으면 n번째 거울(16)을 온하여 거리값을 저장하고 오프셋과 거리보상변수를 설정하여 보정된 거리를 계산하고, 상기 실행횟수(n)와 총거울개수를 비교하는 단계(ST3)로 리턴하는 제2단계(ST4-ST8)와; 상기 실행횟수(n)와 총거울개수가 같으면 결과표시부(21)를 구동시켜 보상된 거리값을 출력하는 제3단계(ST9)로 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2단계(ST7)의 오프셋은, 하기의 식으로 이루어짐을 특징으로 하는 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 방법.

   보정된거리=측정거리-ΔA

   여기서 ΔA는 원점과 첫 번째 거울(16)을 온 시킨 지점간의 거리차이다.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 제2단계(ST9)의 보정된 거리는, 하기의 식으로 이루어짐을 특징으로 하는 광학식 거리측정 장치의 거리보정과 테스트 방법.

   보정된 거리=(ΔN、/ΔN)*측정거리-ΔA

   여기서 ΔN、은 n이 정수인 n-1번째 거울(16)을 온 시킨 지점과 n번째 거울(16)을 온 시킨 지점 간의 측정거리차이고, ΔN은 n-1번째 거울(16)을 온 시킨 지점과 n번째 거울(16)을 온 시킨 지점 간의 실제거리차이며, ΔA는 원점과 첫 번째 거울(16)을 온 시킨 지점간의 거리차이다.

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