KR101449931B1

KR101449931B1 - 라이다용 3차원 공간 스캔장치

Info

Publication number: KR101449931B1
Application number: KR1020130145055A
Authority: KR
Inventors: 이대봉; 채원석
Original assignee: 이대봉; (주)이엔쓰리 환경
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-10-15

Abstract

본 발명은 라이다용 3차원 공간 스캔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이다에 의해 방출되는 레이저광을 X, Y축 및 Z축 방향으로 회전하면서 목표지점에 조사하여 3차원 공간에 대하여 스캐닝함에 따라 스캔장치가 적용되는 위치에 제한이 없도록 함과 더불어, 각종 전선을 정리하여 스캔장치의 회전과정에서 전선에 대한 간섭을 최소화하면서 레이저의 효율적인 반사공간을 제공하기 위한 라이다용 3차원 공간 스캔장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 라이다(10)에서 방출되는 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제1모터(120)의 구동에 따라 상기 제1모터(120)의 구동력과 연결된 탑플레이트(140)를 수평방향에서 회전시키는 수평회전유닛(100)과; 상기 탑플레이트(140)의 상단으로 수평케이스(210)를 이용해 결합되되, 상기 수평케이스(210)의 내부에 수평미러(220)가 하향경사지게 결합된 구조를 통해 상기 수평회전유닛(100)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수평회전유닛(100)의 회전작동에 따라 X,Y축 방향으로 회전하여 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하는 수평작동부(200)와; 상기 수평케이스(210)의 레이저광 반사 위치의 전방에 결합된 상태에서 상기 수평미러(220)를 통해 반사된 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제2모터(320)의 구동에 따라 상기 제2모터(320)의 구동력과 연결된 측플레이트(340)를 수직방향에서 회전시키는 수직회전유닛(300)과; 상기 측플레이트(340)의 측면으로 수직케이스(410)를 이용해 결합되되, 상기 수직케이스(410)의 내부에 수직미러(420)가 상향경사지게 결합된 구조를 이용해 상기 수직회전유닛(300)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수직회전유닛(300)의 작동에 따라 Z축 방향으로 회전하여 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공함으로써 목표지점에 대해 레이저광을 조사하는 수직작동부(400)를 포함하여 구성되며,
상기 수평작동부(200)의 하부 내측에는 각종 전선을 나선형태로 감는 작용에 의해 수평작동부(200)의 회전 작동과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하기 위한 제1전선권취부재(230)를 더 포함한다.

Description

라이다용 3차원 공간 스캔장치 {LIDAR APPARATUS FOR THREE-DIMENSIONAL SPACE SCANNER}

본 발명은 라이다용 3차원 공간 스캔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이다에 의해 방출되는 레이저광을 X, Y축 및 Z축 방향으로 회전하면서 목표지점에 조사하여 3차원 공간에 대하여 스캐닝함에 따라 스캔장치가 적용되는 위치에 제한이 없도록 함과 더불어, 각종 전선을 정리하여 스캔장치의 회전과정에서 전선에 대한 간섭을 최소화하면서 레이저의 효율적인 반사공간을 제공하기 위한 라이다용 3차원 공간 스캔장치에 관한 것이다.

일반적으로, 라이다(light detection and ranging)는 대기 중의 온도, 습도 및 먼지, 연기, 에어로졸, 구름입자 등의 존재와 이동을 측정하기 위한 레이더로서, 가시광선이나 적외선 등의 레이저광선을 이용하며, 방출된 레이저광의 펄스는 떠다니는 입자에 의하여 후방 산란되고, 이 산란된 펄스가 지상관측소에서 수신하는 방식으로 측정하게 된다.

또한, 라이다는 방위 분해능, 거리 분해능이 우수하며, 또한 레이저광은 마이크로파에 비해 도플러 효과가 크다는 것을 이용하여 미세한 저속도 목표물의 속도 측정을 하는 도플러 레이더와, 목표 물체에 대한 분자의 라만 시프트(raman-shift)에 의한 송신광과 다른파장의 수신광을 검출하여 그 파장, 강도 등으로부터 대기 성분분석 등을 동시에 실행하는 라만 레이더 등이 있다.

이때, 라이다는 일반적으로 레이저광을 목표지점으로 조사하기 위한 스캔장치를 구비하여 왔다.

본 발명의 배경이 되는 종래기술로 " 대한민국 등록특허공보 제10-0941444호(2010.02.02) "가 개시되었는데, 이는 레이저 광학계가 해저 탐사에 단파장 가시광선 레이저를 광원으로 이용함으로써 기존 보다 탐사영역을 확장시키고 해수 투과도를 향상시키며, 수신된 적외선 레이저를 토대로 편광소멸도 값을 계산함으로써 실시간으로 해안선을 결정하여 탐사영역에 대한 정확성과 신뢰도를 높이는 특징이 있는 레이저 송수신 광학계 및 그 송수신 방법, 송수신 광학계를 구비하는 라이다 시스템에 관한 것으로, 적외선 레이저의 조화파를 블루 레이저로 변환시키며 전반사 거울을 구비하는 스캔장치를 통해 상기 변환된 블루 레이저를 상기 적외선 레이저와 함께 송신시키는 장치로서, 상기 적외선 레이저의 조화파를 수렴시키는 제1반구면형 거울과, 비선형 결정으로 상기 조화파를 상기 블루 레이저로 변환시키는 BBO 결정, 및 상기 BBO 결정을 지나 발산하는 블루 레이저를 평행 레이저로 조절하는 제2반구면형 거울을 포함하는 블루레이저 생성 OPO로 구성된 레이저 송신 광학계가 제시되어 있다.

그러나, 종래에는 레이저광 발생기로부터 방출되는 레이저를 변환한 후 목표지점으로 조사하는 스캔장치의 경우 방출되는 레이저광을 X, Y축에 대하여만 회전하여 조사하는 2차원 공간 스캐닝 기능만을 제공하는 구조를 갖기 때문에 레이저 송신 광학계(라이다 시스템)에 대한 조사 범위가 현저히 떨어지며, 이에 따라 스캔장치가 적용되는 분야(대기,해저) 및 항공기, 선박, 차량 등과 같이 설치위치에 대해 매우 제한적인 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 레이저 송신 광학계(라이다 시스템)의 경우 장치 특성상 각종 전선들이 필수적으로 구비되며, 이에 대한 전선의 정리 공간 또는 수단이 미비하기 때문에 레이저의 효율적인 반사공간을 확보할 수 없음과 더불어 각종 전선의 정리가 되지 않음에 따라 스캔장치의 레이저 조사방향에 대해 한계가 있는 또 다른 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 라이다에 의해 방출되는 레이저광을 목표지점에 조사하는 스캔장치에 대하여, 레이저광을 반사하면서 X,Y축 방향으로 회전하는 수평작동부와 Z축 방향으로 회전하는 수직작동부를 각각 구비한 상태에서 상기 수평작동부와 수직작동부를 모터의 구동력을 이용해 각각 회전되게 구성함으로써, 이를 통해 2차원 공간을 비롯한 3차원 공간에 대한 스캐닝 기능을 제공하여 스캔장치가 적용되는 위치에 제한이 없도록 함과 더불어, 원거리에서 회전작동을 제어하도록 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스캔장치의 내부로 모터와 같은 동력수단을 위한 각종 전선을 레이저광의 조사 범위에서 격리시키도록 하는 전선권취부재를 구비함으로써, 이를 통해 각종 전선을 정리하여 스캔장치의 회전과정에서 전선에 대한 간섭을 최소화함과 더불어, 레이저의 효율적인 반사공간을 제공하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 라이다에서 방출되는 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제1모터의 구동에 따라 상기 제1모터의 구동력과 연결된 탑플레이트를 수평방향에서 회전시키는 수평회전유닛과; 상기 탑플레이트의 상단으로 수평케이스를 이용해 결합되되, 상기 수평케이스의 내부에 수평미러가 하향경사지게 결합된 구조를 통해 상기 수평회전유닛을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수평회전유닛의 회전작동에 따라 X,Y축 방향으로 회전하여 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하는 수평작동부와; 상기 수평케이스의 레이저광 반사 위치의 전방에 결합된 상태에서 상기 수평미러를 통해 반사된 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제2모터의 구동에 따라 상기 제2모터의 구동력과 연결된 측플레이트를 수직방향에서 회전시키는 수직회전유닛과; 상기 측플레이트의 측면으로 수직케이스를 이용해 결합되되, 상기 수직케이스의 내부에 수직미러가 상향경사지게 결합된 구조를 이용해 상기 수직회전유닛을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수직회전유닛의 작동에 따라 Z축 방향으로 회전하여 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공함으로써 목표지점에 대해 레이저광을 조사하는 수직작동부를 포함하여 구성되며,
상기 수평작동부의 하부 내측에는 각종 전선을 나선형태로 감는 작용에 의해 수평작동부의 회전 작동과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하기 위한 제1전선권취부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치.

이러한 본 발명에 따르면, X,Y축 방향으로 회전하는 수평작동부와 Z축 방향으로 회전하는 수직작동부가 각각 구비된 상태에서 상기 수평작동부와 수직작동부가 모터의 구동력에 의해 각각 회전되는 구조적 특징에 의해 2차원 공간을 비롯한 3차원 공간에 대한 스캐닝 기능을 제공하여 스캔장치가 적용되는 위치에 제한이 없도록 함과 더불어, 원거리에서 회전작동을 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스캔장치의 내부에 각종 전선을 레이저광의 조사 범위에서 격리시키는 전선권취부재의 구조적 특징에 의해 각종 전선을 정리하여 스캔장치의 회전과정에서 전선에 대한 간섭을 최소화함과 더불어, 레이저의 효율적인 반사공간을 제공할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치의 측 단면도 및 요부확대도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치의 작동 상태도.

본 발명에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른, 라이다용 3차원 공간 스캔장치(1) 개략적으로 설명하면, 라이다(10)에서 방출되는 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제1모터(120)의 구동에 따라 상기 제1모터(120)의 구동력과 연결된 탑플레이트(140)를 수평방향에서 회전시키는 수평회전유닛(100)과; 상기 탑플레이트(140)의 상단으로 수평케이스(210)를 이용해 결합되되, 상기 수평케이스(210)의 내부에 수평미러(220)가 하향경사지게 결합된 구조를 통해 상기 수평회전유닛(100)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수평회전유닛(100)의 회전작동에 따라 X,Y축 방향으로 회전하여 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하는 수평작동부(200)와; 상기 수평케이스(210)의 레이저광 반사 위치의 전방에 결합된 상태에서 상기 수평미러(220)를 통해 반사된 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제2모터(320)의 구동에 따라 상기 제2모터(320)의 구동력과 연결된 측플레이트(340)를 수직방향에서 회전시키는 수직회전유닛(300)과; 상기 측플레이트(340)의 측면으로 수직케이스(410)를 이용해 결합되되, 상기 수직케이스(410)의 내부에 수직미러(420)가 상향경사지게 결합된 구조를 이용해 상기 수직회전유닛(300)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수직회전유닛(300)의 작동에 따라 Z축 방향으로 회전하여 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공함으로써 목표지점에 대해 레이저광을 조사하는 수직작동부(400)를 포함하여 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 수평회전유닛(100)은 라이다(10)에서 방출되는 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제1모터(120)의 구동에 따라 상기 제1모터(120)의 구동력과 연결된 탑플레이트(140)를 수평방향에서 회전시켜 후술하는 수평작동부(200)가 X,Y축 방향으로 회전하기 위한 동력을 전달하기 위한 것이다.

한편, 상기 수평회전유닛(100)은 내부에 수용공간을 갖는 사각 케이스 형태로 제작되는 구조를 갖음으로 상기 수평회전유닛(100)의 본체가 되는 수평바디(110)를 더 포함한다.

이때, 상기 수평바디(110)는 일측으로 레이저광이 통과하도록 내부 중앙에 관통구멍 형태로 형성되는 제1통기홀(112)을 갖으며, 상기 제1통기홀(112)의 타측에는 제1모터(120)가 내측에 설치되는 제1장치실(111)이 마련되는 구조를 갖는다.

더불어, 상기 수평바디(110)의 경우 본 발명의 스캔장치(1)가 적용되는 다양한 분야의 항공기, 선박, 차량 등 라이다(10)가 구비된 곳에 상기 라이다(10)의 레이저광 방출 위치에 대응되어 설치되어 방출된 레이저가 상기 제1통기홀(112)을 통해 통과하도록 한다.

또한, 상기 수평회전유닛(100)은 상기 수평바디(110)의 내부로 결합되어 제1모터(120)와 연결되며, 상기 제1모터(120)의 동력을 탑플레이트(140)에 전달하는 제1웜기어(130)를 더 포함한다.

이때, 상기 제1웜기어(130)는 수평바디(110)의 제1통기홀(112) 측에 복수의 베어링(500)이 삽입되어 회전되게 결합되는 제1웜휠(131)과, 상기 제1웜휠(131)의 외주에 기어연결된 상태에서 수평바디(110)의 제1장치실(111) 내에 결합됨과 동시에 상기 제1모터(120)와 벨트 또는 체인 연결되는 제1웜축(132)으로 구성을 갖는다.

더불어, 상기 제1웜휠(131)의 상단에는 상기 탑플레이트(140)가 볼트체결에 의해 고정결합됨에 따라 상기 탑플레이트(140)에 결합되는 수평작동부(200)에 제1모터(120)의 구동력을 전달하게 된다.

또한, 상기 수평회전유닛(100)은 상기 제1웜기어(130)의 상단에 결합되어 제1모터(120)의 동력에 따라 수평작동부(200)를 회전시키는 탑플레이트(140)를 더 포함한다.

이때, 상기 탑플레이트(140)는 판 형태로 제작되며, 상기 탑플레이트(140)의 내측에 상기 제1통기홀(112)의 위치 및 크기에 대응되는 형태로 관통되는 구멍을 갖음에 따라 상기 라이다(10)로부터 방출되는 레이저광이 상기 수평작동부(200)로 통과 가능한 것이며, 상기 탑플레이트(140)가 상기 제1웜휠(131)에 볼트체결에 의해 고정결합됨에 따라 상기 수평작동부(200)가 X,Y축 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 수평작동부(200)는 상기 탑플레이트(140)의 상단으로 수평케이스(210)를 이용해 결합되되, 상기 수평케이스(210)의 내부에 수평미러(220)가 하향경사지게 결합된 구조를 통해 상기 수평회전유닛(100)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수평회전유닛(100)의 회전작동에 따라 X,Y축 방향으로 회전하여 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하기 위한 것이다.

한편, 상기 수평작동부(200)는 사각 박스 형태로 제작된 상태에서 내측에 'ㄱ'자 형의 직각 방향으로 연통되는 제1반사홀(211)을 갖는 수평케이스(210)를 더 포함한다.

또한, 상기 수평작동부(200)는 상기 수평케이스(210)의 제1반사홀(211)의 내측으로 중앙부분 상측에 하향경사지는 방향으로 고정결합되어 수평회전유닛(100)을 통과한 레이저광을 반사시키는 수평미러(220)를 더 포함한다.

따라서, 상기 수평작동부(200)가 상기 수평회전유닛(100)의 탑플레이트(140)에 결합된 상태에서 제1모터(120)의 구동에 따른 제1웜기어(130)의 회전작동에 의해 상기 수평작동부(200)가 X,Y축 방향으로 회전하면서 수평미러(220)에 의해 레이저광이 반사되는 구조에 따라 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하며, 상기 수평작동부(200)는 제1모터(120)의 구동력으로 작동함에 따라 원거리에서 자동방식을 통해 회전 작동을 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 수평작동부(200)는 상기 수평케이스(210)의 하부 내측으로 결합되며, 각종 전선을 나선형태로 감는 작용에 의해 수평작동부(200)의 회전 작동과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하기 위한 제1전선권취부재(230)를 더 포함하며, 여기서, 상기 각종 전선은 모터 구동에 필요한 것이나, 별도의 카메라 또는 기타 전자 장비를 스캔장치(1)에 설치함에 있어 배선하기 위한 전선을 지칭하는 것이다.

이때, 상기 제1전선권취부재(230)는 상기 수평케이스(210)의 제1반사홀(211) 하부로 고정결합된 상태에서 외주로 전선이 감기며, 하단에 제1기어가이드(232)와 결합되기 위한 다수의 전선브라켓(231a)이 각각 형성된 제1전선가이드(231)와, 상기 전선브라켓(231a)에 일단이 고정결합되며, 타단은 상기 수평회전유닛(100)의 제1웜휠(131) 내측에 삽입된 상태에서 수평회전유닛(100) 바닥에 고정결합되며, 내주에 길이방향으로 다수의 제1전선삽입홀(233)이 형성되어 외부로 전선을 배선하는 제1기어가이드(232)를 더 포함하여 구성된다.

한편, 상기 제1전선가이드(231)는 원통 형태로 제작되어 하단에 상기 전선브라켓(231a)이 직각 방향으로 절곡되는 구조에 의해 상기 제1전선가이드(231)와 제1기어가이드(232)가 결합된 부분에 틈이 발생하게 함에 따라 상기 제1전선가이드(231)에 권취된 각종 전선을 상기 제1기어가이드(232) 측으로 삽입하는 공간을 형성할 수 있게 된다.

더불어, 상기 제1기어가이드(232)는 원통 형태로 제작되어 내주에는 길이방향으로 다수의 제1전선삽입홀(233)이 방사형으로 형성되며, 상기 제1전선삽입홀(233) 내측으로 상기 제1전선가이드(231)에 권취된 전선을 삽입한 상태에서 외부로 배선하는 구조에 따라 상기 수평작동부(200)의 회전작동 과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하게 된다.

따라서, 상기 제1전선권취부재(230)의 제1전선가이드(231) 외주로 수직회전유닛(300)에 구비되는 각종 전선이 나선형태로 감아진 상태에서 전선의 끝단이 상기 제1전선삽입홀(233)을 통해 외부로 관통된 상태로 배선되게 함에 따라 전선 정리와 동시에 스캔장치(1)의 회전 작동과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 수직회전유닛(300)은 상기 수평케이스(210)의 레이저광 반사 위치의 전방에 결합된 상태에서 상기 수평미러(220)를 통해 반사된 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제2모터(320)의 구동에 따라 상기 제2모터(320)의 구동력과 연결된 측플레이트(340)를 수직방향에서 회전시켜 후술하는 수직작동부(400)가 Z축 방향으로 회전하기 위한 동력을 전달하기 위한 것이다.

한편, 상기 수직회전유닛(300)은 수평작동부(200)의 전면에 고정 결합되며, 내부에 수용공간을 갖는 사각 케이스 형태로 제작되는 구조를 갖음으로 상기 수직회전유닛(300)의 본체가 되는 수직바디(310)를 더 포함한다.

이때, 상기 수직바디(310)는 일측으로 레이저광이 통과하도록 내부 중앙에 관통구멍 형태로 형성되는 제2통기홀(312)을 갖으며, 상기 제2통기홀(312)의 타측에는 제2모터(320)가 내측에 설치되는 제2장치실(311)이 마련되는 구조를 갖는 것이고, 상기 제2통기홀(312)을 통해 수평작동부(200)로부터 반사된 레이저광이 통과되도록 한다.

또한, 상기 수직회전유닛(300)은 상기 수직바디(310)의 내부로 결합되어 제2모터(320)와 연결되며, 상기 제2모터(320)의 동력을 측플레이트(340)에 전달하는 제2웜기어(330)를 더 포함한다.

이때, 상기 제2웜기어(330)는 수직바디(310)의 제2통기홀(312) 측에 복수의 베어링(500)이 삽입되어 회전되게 결합되는 제2웜휠(331)과, 상기 제2웜휠(331)의 외주에 기어연결된 상태에서 수직바디(310)의 제2장치실(311) 내에 결합됨과 동시에 상기 제2모터(320)와 벨트 또는 체인 연결되는 제2웜축(332)의 구성을 갖는다.

더불어, 상기 제2웜휠(331)의 측단에는 상기 측플레이트(340)가 볼트체결에 의해 고정결합됨에 따라 상기 측플레이트(340)에 결합되는 수직작동부(400)에 제2모터(320)의 구동력을 전달하게 된다.

또한, 상기 수직회전유닛(300)은 상기 제2웜기어(330)의 측단에 결합되어 제2모터(320)의 동력에 따라 수직작동부(400)를 회전시키는 측플레이트(340)를 더 포함한다.

이때, 상기 측플레이트(340)는 판 형태로 제작되며, 상기 측플레이트(340)의 내측에 상기 제2통기홀(312)의 위치 및 크기에 대응한 형태로 관통되는 구멍을 갖음에 따라 상기 수평작동부(200)로부터 반사된 레이저광이 상기 수직작동부(400)로 통과 가능한 것이며, 상기 측플레이트(340)가 상기 제2웜휠(331)에 볼트체결에 의해 고정결합됨에 따라 상기 수직작동부(400)가 Z축 방향으로 회전하게 된다.

또한, 상기 수직회전유닛(300)은 상기 수직바디(310)의 제2통기홀(312) 내측으로 결합되며, 각종 전선을 레이저광의 조사 범위에서 격리하기 위한 제2전선권취부재(350)를 더 포함하며, 여기서, 상기 각종 전선은 모터 구동에 필요한 것이나, 별도의 카메라 또는 기타 전자 장비를 스캔장치(1)에 설치함에 있어 배선하기 위한 전선을 지칭하는 것이다.

이때, 상기 제2전선권취부재(350)는 상기 수직바디(310)의 제2통기홀(312) 내측에 위치되게 설치되며, 일단이 수평작동부(200)의 레이저광 반사 위치 전면에 고정결합된 상태에서 내주에 길이방향으로 다수의 제2전선삽입홀(353)이 형성되어 외부로 전선을 배선하도록 하는 제2기어가이드(352)와, 상기 제2기어가이드(352) 내측에 삽입된 상태에서 다수의 전선브라켓(351a)을 이용해 제2기어가이드(352) 일단에 고정결합되며, 상기 제2전선삽입홀(353)을 차폐하는 작용에 의해 전선을 레이저광의 조사 범위에서 격리시키는 제2전선가이드(351)을 더 포함하여 구성된다.

한편, 상기 제2전선가이드(351)는 원통 형태로 제작되어 일단에 상기 전선브라켓(351a)이 직각 방향으로 절곡되는 구조에 의해 상기 제2전선가이드(351)와 제2기어가이드(352)가 상호 결합된 상태에서 상기 제2기어가이드(352)의 제2전선삽입홀(353)을 레이저광의 조사 범위로부터 차폐할 수 있게 된다.

더불어, 상기 제2기어가이드(352)는 원통 형태로 제작되어 내주에는 길이방향으로 다수의 제2전선삽입홀(353)이 방사형으로 형성되며, 상기 제2전선삽입홀(353) 내측으로 전선을 삽입한 상태에서 수평작동부(200) 및 수평회동유닛(100)을 거쳐 외부로 배선하는 구조에 따라 레이저광의 조사 범위로부터 전선을 격리시키게 된다.

따라서, 상기 제2전선권취부재(350)의 제2기어가이드(352) 내측에 형성된 제2전선삽입홀(353)을 통해 전선이 삽입된 후 제2전선가이드(351)의 차폐 작용에 의해 전선 정리와 동시에 레이저광의 효율적인 반사공간을 확보하게 된다.

그리고, 상기 수직작동부(400)는 상기 측플레이트(340)의 측면으로 수직케이스(410)를 이용해 결합되되, 상기 수직케이스(410)의 내부에 수직미러(42)가 상향경사지게 결합된 구조를 이용해 상기 수직회전유닛(300)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수직회전유닛(300)의 작동에 따라 Z축 방향으로 회전하여 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공함으로써 목표지점에 대해 레이저광을 조사하기 위한 것이다.

한편, 상기 수직작동부(400)는 사각 박스 형태로 제작된 상태에서 내측에 'ㄴ'자 형의 직각 방향으로 연통되는 제2반사홀(421)을 갖는 수직케이스(410)를 더 포함한다.

또한, 상기 수직작동부(400)는 상기 수직케이스(410)의 제2반사홀(421)의 내측으로 중앙부분 하측에 상향경사지는 방향으로 고정결합되어 수직회전유닛(300)을 통과한 레이저광을 반사시키는 수직미러(420)를 더 포함한다.

따라서, 상기 수직작동부(400)가 상기 수직회전유닛(300)의 측플레이트(340)에 결합된 상태에서 제2모터(320)의 구동에 따라 제2웜기어(330)의 회전작동에 의해 상기 수직작동부(400)가 Z축 방향으로 회전하는 구조에 따라 2차원 공간을 비롯한 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하며, 상기 수직작동부(400)는 제2모터(320)의 구동력으로 작동함에 따라 원거리에서 자동방식을 통해 회전작동을 제어할 수 있게 된다.

한편, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다용 3차원 공간 스캔장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

이에 따르면, 도 3의 실시 예는 전술한 구조로 이루어진 스캔장치(1)를 이용해 목표지점으로 레이저광을 방출하기 위하여 2차원 공간의 조사방향을 설정하는 과정을 나타낸 것으로, 상기 스캔장치(1)이 수평회전유닛(100)은 라이다(10)가 구비된 항공기, 선박, 차량 또는 기타 설치위치에 고정결합됨에 따라 본 발명의 스캔장치(1)가 라이다(10)에 적용된다.

이때, 상기 수평회전유닛(100)은 제1모터(120)의 구동력을 이용해 제1웜기어(130)를 회전시킴과 동시에 상기 제1웜기어(130) 상단에 구비된 탑플레이트(140)를 회전작동시킴에 따라 상기 탑플레이트(140) 상에 고정결합된 수평작동부(200)를 X,Y축 방향으로 회전시키는 과정에 의해 목표지점으로 레이저광이 방출되는 2차원 공간에 대한 조사방향을 설정하게 된다.

그리고, 도 4의 실시 예는 목표지점에 레이저광이 방출되는 3차원 공간에 대한 조사방향을 설정하는 과정을 나타낸 것으로, 상기와 같이 수평회전유닛(100) 및 수평작동부(200)의 유기적 작동과정에 의해 2차원 공간에 대한 레이저광의 조사 방향을 설정하면, 상기 수평작동부(200)의 레이저광 반사방향의 전방에 결합된 수직회전유닛(300)을 작동하게 된다.

이때, 상기 수직회전유닛(300)은 제2모터(320)의 구동력을 이용해 제2웜기어(330)를 회전시킴과 동시에 상기 제2웜기어(330) 일측에 구비된 측플레이트(340)를 회전작동시킴에 따라 상기 측플레이트(340) 상에 고정결합된 수직작동부(400)를 Z축 방향으로 회전시킴에 따라 목표지점으로 레이저광이 방출되는 3차원 공간에 대한 조사방향을 설정하게 된다.

이에 따라, 도 5의 실시 예와 같이, 상기와 같은 작동과정에 의해 목표지점에 대한 라이다(10)의 레이저광 방출 준비를 완료하게 되면 상기 라이다(10)에서 레이저광이 상기 스캔장치(1)로 방출되며, 방출된 레이저광은 상기 수평회전유닛(100)을 통과하면서 수평작동부(200)의 내부에 구비된 수평미러(220)에 의해 목표지점에 대하여 2차원 방향으로 반사되게 된다.

이때, 상기 수평미러(220)에 반사된 레이저광은 상기 수직회전유닛(300)을 통과하면서 수직작동부(400)의 내부에 구비된 수직미러(420)에 의해 재차 반사되어 3차원 공간으로 레이저광을 조사시키게 되며, 이에 따라 스캔장치(1)를 통해 라이다(10)의 레이저광이 목표지점으로 조사되어 대기, 지상, 해저의 관측 대상에 대한 측정을 수행하게 된다.

따라서, 모터의 구동에 의해 X,Y축 방향으로 회전하는 수평작동부(200)를 이용해 레이저광의 조사위치를 설정한 후 Z축 방향으로 회전작동하는 수직작동부(400)에 의해 2차원 공간을 비롯한 3차원 공간에 대한 스캐닝 기능을 제공하게 된다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1.스캔장치 100.수평회전유닛
110.수평바디 120.제1모터
130.제1웜기어 140.탑플레이트
200.수평작동부 210.수평케이스
220.수평미러 230.제1전선권취부재
300.수직회전유닛 310.수직바디
320.제2모터 330.제2웜기어
340.측플레이트 350.제2전선권취부재
400.수직작동부 410.수직케이스
420.수직미러

Claims

라이다(10)에서 방출되는 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제1모터(120)의 구동에 따라 상기 제1모터(120)의 구동력과 연결된 탑플레이트(140)를 수평방향에서 회전시키는 수평회전유닛(100)과;
상기 탑플레이트(140)의 상단으로 수평케이스(210)를 이용해 결합되되, 상기 수평케이스(210)의 내부에 수평미러(220)가 하향경사지게 결합된 구조를 통해 상기 수평회전유닛(100)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수평회전유닛(100)의 회전작동에 따라 X,Y축 방향으로 회전하여 2차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공하는 수평작동부(200)와;
상기 수평케이스(210)의 레이저광 반사 위치의 전방에 결합된 상태에서 상기 수평미러(220)를 통해 반사된 레이저광이 통과하며, 내부에 구비된 제2모터(320)의 구동에 따라 상기 제2모터(320)의 구동력과 연결된 측플레이트(340)를 수직방향에서 회전시키는 수직회전유닛(300)과;
상기 측플레이트(340)의 측면으로 수직케이스(410)를 이용해 결합되되, 상기 수직케이스(410)의 내부에 수직미러(420)가 상향경사지게 결합된 구조를 이용해 상기 수직회전유닛(300)을 통과한 레이저광을 반사시키면서 상기 수직회전유닛(300)의 작동에 따라 Z축 방향으로 회전하여 3차원 공간에 대한 레이저 스캐닝 기능을 제공함으로써 목표지점에 대해 레이저광을 조사하는 수직작동부(400)를 포함하여 구성되며,
상기 수평작동부(200)의 하부 내측에는 각종 전선을 나선형태로 감는 작용에 의해 수평작동부(200)의 회전 작동과정에서 전선이 꼬이는 것을 방지하기 위한 제1전선권취부재(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치.
제1항에 있어서,
상기 수평회전유닛(100)은;
내부에 수용공간을 갖는 사각 케이스 형태로 제작되는 구조를 갖음으로 상기 수평회전유닛(100)의 본체가 되는 수평바디(110)와;
상기 수평바디(110)의 내부로 결합되어 제1모터(120)와 연결되며, 상기 제1모터(120)의 동력을 탑플레이트(140)에 전달하는 제1웜기어(130)와;
상기 제1웜기어(130)의 상단에 결합되어 제1모터(120)의 동력에 따라 수평작동부(200)를 회전시키는 탑플레이트(140)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치.
제1항에 있어서,
상기 수직회전유닛(300)은;
상기 수평작동부(200)의 전면에 고정 결합되며, 내부에 수용공간을 갖는 사각 케이스 형태로 제작되는 구조를 갖음으로 상기 수직회전유닛(300)의 본체가 되는 수직바디(310)와;
상기 수직바디(310)의 내부로 결합되어 제2모터(320)와 연결되며, 상기 제2모터(320)의 동력을 측플레이트(340)에 전달하는 제2웜기어(330)와;
상기 제2웜기어(330)의 측단에 결합되어 제2모터(320)의 동력에 따라 수직작동부(400)를 회전시키는 측플레이트(340)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 수직회전유닛(300)의 내부에는 각종 전선을 조사 범위에서 격리하기 위한 제2전선권취부재(350)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다용 3차원 공간 스캔장치.