KR100252133B1 - 레이저 시각 센서장치 - Google Patents

Abstract

레이저 시각 센서장치가 개시된다.

개시된 레이저 시각 센서장치는, 소정의 레이저 빔이 조사되는 발광수단과;

상기 발광수단에 설치되어 상기 발광수단으로부터 조사되는 레이저 빔을 평면으로 펼쳐주는 렌즈부와; 상기 발광수단의 일 측에 설치되는 수광수단과; 상기 수광수단에 설치되어 레이저 빔의 파장만을 통과시키는 필터수단과;상기 렌즈부로부터 조사되는 레이저 빔이 반사되도록 하는 제 1미러부와; 상기 제 1미러부에 직각방향으로 설치되어 상기 제 1미러부로부터 레이저 빔이 반사되어 소정의 대상물체에 도달시키고, 소정 각도로 회전 가능하게 설치된 제 2미러부와;상기 제 2미러부를 회전 가능하게 하는 구동수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 측정하려는 대상물체의 거리, 크기, 및 측정 정밀도 등에 의하여 측정영역을 가변할 수 있는 이점이 있다.

Description

레이저 시각 센서장치

본 발명은 레이저 시각 센서장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상물체의 크기나 거리에 따라 측정영역을 가변할 수 있는 기능을 가진 레이저 시각 센서장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 기술에 따른 레이저 시각 센서장치의 개략적인 도면이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 레이저 시각 센서장치(10)는 발광부와 수광부로 크게 대별할 수 있다. 이 발광부는 레이저 다이오드(Laser Diode)(11)로 이루어지며, 상기 레이저 다이오드(11)는 선단에 레이저 빔을 평면으로 펼쳐주는 원통형 렌즈(Cylindrical Lens)(12)가 부착된다. 그리고, 수광부는 CCD 카메라(13)로 이루어지며, 상기 CCD 카메라(13)의 선단에는 레이저 빔만을 통과시키기 위하여 레이저빔의 파장만 통과시키는 대역 통과 필터(Band-pass Filter)(14)가 각각 설치된다.

도 2에는 상술한 바와 같이 구성된 레이저 시각 센서장치(10)가 작동될 수 있도록 구성된 구성도가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 레이저 다이오드(11)로부터 나온 레이저 빔이 원통형렌즈(12)를 거쳐서 평면형광(15)으로 바뀌게 되고, 대상물체에 반사된 레이저 띠(16)가 상기 대역 통과 필터(14)를 거쳐 CCD 카메라(13)에서 영상(17)을 획득하게 된다. 이와 같이 획득한 영상정보는 센서 보정(Calibration)에 의한 관계식에 의하여 대상물체의 거리, 크기, 및 단면형상 등을 측정한다. 이때, 레이저 시각 센서장치(10)의 측정영역은 상기 레이저 다이오드(11)와, CCD 카메라(13) 사이의 간격 및 각도 등의 광기하학적 파라미터의 의하여 결정되어 있으며, 센서의 고유값으로 불변값이다.

상술한 바와 같은 구성되어 작용하는 종래의 발명에 따른 레이저 시각 센서장치(10)는 여러 종류가 상용화되어 측정 및 자동화 등의 응용분야에 적용되고 있으나, 레이저 시각 센서장치(10)로 측정되어지는 측정영역이 고정되어 있으므로 해서 그 적용에 제한이 있다. 이는 넓은 영역을 측정하며 측정 정밀도가 떨어지는 단계와, 좁은 측정영역을 측정하며 측정 정밀도가 높은 단계를 동시에 수용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 측정하려는 대상물체의 거리, 크기, 및 측정 정밀도 등에 의하여 측정영역을 가변할 수 있는 레이저 시각 센서장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래의 기술에 따른 레이저 시각 센서장치의 개략적인 구성도,

제2도는 제1도의 레이저 시각 센서장치의 동작원리를 개략적으로 도시한 설명도,

제3도는 본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치의 개략적인 구성도,

제4도는 제3도의 레이저 시각 센서장치의 동작원리를 개략적으로 도시한 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 레이저 다이오드 32 : 원통형 렌즈

33 : CCD 카메라 34 : 대역 통과 필터

35 : 고정거울 36 : 회전거울

37 : 회전기어 38 : 정밀회전 위치 결정수단

41 : 제1레이저 빔 42 : 가시영역

43 : 제2레이저 빔

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 시각 센서장치는, 소정의 레이저 빔이 조사되는 발광수단과; 상기 발광수단에 설치되어 상기 발광수단으로부터 조사되는 레이저 빔을 평면으로 펼쳐주는 렌즈부와; 상기 발광수단의 일 측에 설치되는 수광수단과; 상기 수광수단에 설치되어 레이저 빔의 파장만을 통과시키는 필터수단과; 상기 렌즈부로부터 조사되는 레이저 빔이 반사되도록 하는 제 1미러부와; 상기 제 1미러부에 직각방향으로 설치되어 상기 제 1미러부로부터 레이저 빔이 반사되어 소정의 대상물체에 도달시키고, 소정 각도로 회전 가능하게 설치된 제 2미러부와; 상기 제 2미러부를 회전 가능하게 하는 구동수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 발광수단은, 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 수광수단은, CCD 카메라를 포함하며, 상기 필터수단은, 대역 통과 필터를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1미러부는, 상기 렌즈부의 레이저 빔이 반사될 수 있는 위치에 고정 설치된 고정거울을 포함하고, 상기 구동수단은, 상기 제 2미러부의 배면에 설치된 회전기어와, 상기 회전기어에 회전력을 제공하는 회전위치 결정수단을 포함하며, 상기 회전위치 결정수단은 갈바노미터 또는 리니어 스탭핑모터를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 침부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치가 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치(30)는, 대상물체에 대한 단면형상, 거리, 및 위치 등을 측정하는 장치이다. 특히, 센서의 광기하학적 특성에 의하여 결정되는 고정되어지는 측정영역과는 달리, 대상물체의 크기나 거리에 따라 측정영역을 가번할 수 있다.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치(30)는 발광부와, 수광부와, 레이저 빔 반사거울과, 정밀 회전위치 결정수단으로 이루어진다. 상기 발광부는 레이저 다이오드(31)로 이루어지며, 상기 레이저 다이오드(Laser Diode)(31)는 그 선단에 레이저 빔을 평면으로 펼쳐주는 원통형 렌즈(Cyliderical Lens)(32)가 설치된다. 상기 수광부는 CCD 카메라(33)로 이루어지며, 상기 CCD 카메라(33)의 선단에는 레이저 빔만을 통과시키기 위하여 레이저 빔의 파장만을 통과시키는 대역 통과 필터(Band-pass Filter)(34)가 설치된다.

그리고, 상기 원통형 렌즈(32)의 일 측으로 측정영역을 가변시키기 위해 레이저 빔의 진행방향을 바꾸어 주는 고정거울(35)과, 상기 고정거울(35)의 직각방향으로 회전거울(36)이 각각 설치된다. 상기 회전거울(36)의 배면에는 회전기어(37)가 이 회전거울(37)에 고정 설치된다. 또한, 상기 회전기어(37)를 구동시키는 정밀 회전위치 결정수단(38)이 설치된다. 상기 정밀 회전위치 결정수단(38)은 반복 정밀도 특성이 뛰어난 갈바노미터(Galvanometer) 또는 리니어 스탭핑 모터(Linear Stepping Motor)가 이용된다.

도 4에는 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치(30)의 동작원리가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 레이저 다이오드(31)로부터 나온 레이저 빔이 원통형렌즈(32)를 거쳐서 평면형광을 바뀌어 나온다. 이 평면형광은 평면형 레이저 빔으로 상기 고정거울(35)에 1차 반사된 후, 회전거울(36)에 반사되어 대상물체까지 가게되는데, 상기 정밀 회전위치 결정수단(38)을 구동하여 회전거울(36)을 회전시켜 레이저 빔의 경로를 변경시킨다. 이때, 레이저 시각 센서장치(30)의 측정영역은CCD 카메라(33)의 가시영역(42)과 평면형 레이저 빔과 교차되는 영역으로써, 레이저 빔의 방향이 바뀌면 상기 CCD 카메라(33)의 가시영역(42)과 레이저 빔의 교차영역이 바뀌게 되어 레이저 시각 센서장치(30)의 측정영역이 바뀐다.

하나의 제 1레이저 빔(41)의 경우, CCD 카메라(33)의 가시영역(42)과의 교차하는 a점과 b점에 의하여 결정되는 측정영역은 깊이 방향으로 ac, 측면 방향으로 bc가 된다. 그리고, 다른 하나의 제 2레이저 빔(43)의 경우. 교차점인 a', b'에 의하여 측정영역은 깊이방향으로 a', c' 이며, 측면방향으로 b', c'가 된다. 이와같이 상기 회전거울(36)의 방향에 의하여 레이저 다이오드(31)와 CCD 카메라(33)사이의 간격 및 각도 등의 광기하학적 파라미터가 바뀜에 따라 레이저 시각 센서장치(30)의 측정영역이 가변하게 된다.

측정영역 내에서 대상물체에 반사된 레이저 띠가 상기 대역 통과 필터(34)를거쳐 CCD 카메라(33)에서 영상을 획득하게 된다. 상술한 바와 같은 방법으로 획득한 영상정보는 센서보정(Calibration)에 의한 관계식에 의하여 대상물체의 거리, 크기, 및 단면형상을 측정한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 시각 센서장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

대상물차의 거리, 크기, 요구되는 정밀도에 따라 측정영역을 달리하여 측정할 수 있으므로 인하여 넓은 범위의 측정영역을 얻을 수 있다는 장점을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 침부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 소정의 레이저 빔이 조사되는 발광수단과;

   상기 발광수단에 설치되어 상기 발광수단으로부터 조사되는 레이저 빔을 평면으로 펼쳐주는 렌즈부와;

   상기 발광수단의 일 측에 설치되는 수광수단과;

   상기 수광수단에 설치되어 레이저 빔의 파장만을 통과시키는대역 통과필터와;

   상기 렌즈부로부터 조사되는 레이저 빔이 반사되도록 하는 제 1미러부와;

   상기 제 1미러부에 직각방향으로 설치되어 상기 제 1미러부로부터 레이저 빔이 반사되어 소정의 대상물체에 도달시키고, 소정 각도로 회전 가능하게 설치된 제2미러부와;

   상기 제 2미러부의 배면에 설치된 회전기어와;

   상기 제 2미러부가 회전될 수 있도록 상기 회전기어에 회전력을 제공하는 회전위치 결정수단;을 구비하며,

   상기 회전위치 결정수단은, 갈바노미터와 리니어 스탭핑 모터 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시각 센서장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발광수단은, 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시각 센서장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 수광수단은, CCD 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시각 센서장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제 1미러부는, 상기 렌즈부의 레이저 빔이 반사될 수 있는 위치에 고정 설치된 고정거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시각 센서장치.

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