KR102009023B1 - 대상체 표면 감지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대상체에 의해 반사되어 돌아오는 레이저 빔의 패턴을 분석하여 대상체까지의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 기울어짐이나 대상체 표면에 장애물의 존재 여부 등의 대상체 표면 상태를 판단할 수 있는 대상체 표면 감지장치에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치는,
기설정된 패턴을 갖는 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부; 상기 발광부에서 발광된 패턴 레이저 빔이 대상체 표면에 의해 반사되어 형성된 반사 패턴 레이저빔을 수신하는 수광부; 및, 상기 수광부에서 수신된 반사 패턴 레이저빔을 이용해서 상기 대상체와의 거리를 산출하고, 상기 대상체 표면의 상태를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

대상체 표면 감지장치 {Object surface sensing device}
본 발명은 대상체 표면 감지장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 빔을 대상체에 조사하고 대상체에 의해 반사되어 돌아오는 레이저 빔의 패턴을 분석하여 대상체까지의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 기울어짐이나 대상체 표면에 장애물의 존재 여부 등의 대상체 표면 상태를 판단할 수 있는 대상체 표면 감지장치에 관한 것이다.
레이저(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, LASER)는 빛의 유도방출(stimulated emission)을 일으켜 증폭해서 레이저 광을 조사한다.
라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR)는 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 기술로써, 3차원 GIS(Geographic Information System) 정보 구축을 위한 지형 데이터를 구축하고, 이를 가시화하는 형태로 발전되어 건설, 국방 등의 분야에 응용되고 있다.
최근에는 자율주행 자동차, 이동 로봇, 드론 등에 적용되면서 핵심 기술로 주목을 받고 있다.
자동차에 적용되는 경우, 라이다는 주행중인 차량이 앞차와의 충돌을 피하거나 또는 충격을 최소화할 수 있도록 차간거리를 실시간으로 측정하여 경고 또는 차량 자동제어를 수행할 수 있다.
하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 레이저를 이용해서 물체를 감지하는 물체 감지센서 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 레이저 광을 발생하는 레이저 광원, 전방의 영상 및 레이저 광원에서 발생된 레이저 광을 조사하고 전방의 레이저 광 조사 영상을 촬영하는 카메라, 카메라에서 촬영된 영상을 처리하는 화상처리장치를 포함하고, 화상처리장치가 전방의 영상 및 레이저 광 조사 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하여, 차감된 영상에서 레이저 광이 피사체에 반사되는 광점이 있는 경우 장애물이 있는 것으로 판단하는 레이저를 이용한 장애물 감지장치 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 레이저빔을 발광하는 발광부, 발광부로부터 발광된 후 장애물에 의해 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 수광하는 수광부, 수광부를 통해 수광된 레이저빔을 이용하여 장애물을 감지하는 장애물 감지부 및 장애물 감지부가 감지한 장애물을 화면상에 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고, 차량의 휠에 적어도 하나 이상의 감지 모듈(발광부 및 수광부)을 장착함으로써, 레이저빔의 송출 각도를 조절하는 구동 모터 없이 넓은 감지영역에서 차량주변의 장애물을 감지하는 차량 주변의 장애물 감지 장치 구성이 기재되어 있다.
한편, 종래에는 무인 비행체(드론)의 착륙시, 착지면과의 거리 정보 획득을 위해 포인트 빔 거리 측정 센서를 사용하였다. 이러한 포인트 빔 거리 측정 센서는 무인 비행체와 착지면까지의 거리 측정은 가능하지만, 착지면의 장애물 유무, 착지면 표면의 기울기 등을 확인할 수 없는 문제가 있다.
1. 대한민국 특허 등록번호 제10-1296780호 2. 대한민국 특허 등록번호 제10-1491289호
본 발명은 레이저 빔을 대상체에 조사하고 대상체에 의해 반사되어 돌아오는 레이저 빔의 패턴을 분석하여 대상체까지의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 기울어짐이나 대상체 표면에 장애물의 존재 여부 등의 대상체 표면 상태를 판단할 수 있는 대상체 표면 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치는,
기설정된 패턴을 갖는 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부; 상기 발광부에서 발광된 패턴 레이저 빔이 대상체 표면에 의해 반사되어 형성된 반사 패턴 레이저빔을 수신하는 수광부; 및, 상기 수광부에서 수신된 반사 패턴 레이저빔을 이용해서 상기 대상체와의 거리를 산출하고, 상기 대상체 표면의 상태를 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 발광부는, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드의 후방에 위치하고, 상기 레이저 빔을 집광시키는 콜리메이팅 렌즈; 상기 콜리메이팅 렌즈의 후방에 위치하며, 집광된 레이저 빔을 기설정된 형상의 패턴을 갖는 레이저 빔으로 변환시키는 레이저 패턴 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 발광부는, 레이저 빔을 발생시키는 적어도 2 이상의 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 적어도 2 이상의 레이저 다이오드에 의해 순차적으로 레이저 빔이 발생되어 하나의 기설정된 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 적어도 2 이상의 레이저 다이오드는 서로 다른 파장의 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 제어부는, 상기 수광부가 수신한 반사 패턴 레이저 빔의 반사 패턴을 추출하는 패턴 추출모듈; 임의의 평면의 x축 기울기 및 y축 기울기에 따른 반사 패턴이 룩업(look-up) 테이블 형식으로 매칭되어 저장된 패턴 저장모듈; 상기 패턴 추출모듈에서 추출된 반사 패턴과 상기 패턴 저장모듈에 저장된 반사 패턴을 비교 검색하여 대상체 표면의 상태를 판단하는 상태 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 상태 판단모듈은, 상기 추출된 반사 패턴이 상기 발광부에 의해 조사된 패턴보다 위에 있는 경우, 대상체 표면이 멀어지는 것으로 판단하고, 상기 추출된 반사 패턴이 상기 발광부에 의해 조사된 패턴보다 아래에 있는 경우, 대상체 표면이 접근하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 상태 판단모듈은, 상기 발광부에 의해 조사된 패턴 레이저 빔 형상의 유지 여부로부터 장애물의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 전술한 대상체 표면 감지장치는 이동체에 탑재될 수 있다.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 대상체에 의해 반사되어 돌아오는 레이저 빔의 패턴을 분석하여 대상체까지의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 기울어짐이나 대상체 표면에 장애물의 존재 여부 등을 판단할 수 있다.
또한, 무인 비행체(드론)에 장착되어 무인 비행체의 착륙시에 착륙 대상(착지면)의 기울기 정보, 장애물 정보, 거리 정보를 제공하여, 무인 비행체가 정확하고 안전하게 착륙할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치의 동작 상태가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치가 도시된 블록도이다.
도 3은 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부가 도시된 도면이다.
도 4는 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부의 다른 실시예가 도시된 도면이다.
도 5는 삼각 측량법의 원리가 도시된 도면이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치의 대상체 표면 감지방법을 설명한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치가 무인 비행체에 장착되어 동작하는 것이 도시된 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치의 동작 상태가 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치가 도시된 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치는 대상체 표면으로 기설정된 패턴을 갖는 패턴 레이저 빔을 발광하고, 패턴 레이저 빔이 대상체 표면(T)에 의해 반사되어 형성된 반사 패턴 레이저빔을 수신하며, 수신된 반사 패턴 레이저빔을 이용해서 대상체와의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 상태를 판단한다. 여기서, 대상체 표면의 상태는, 대상체 표면에 장애물이 존재하는 지 여부, 대상체 표면의 x축 또는 y축 방향 기울기, 대상체 표면이 대상체 표면 감지장치로 접근하는 것인지 또는 멀어지는 것인지를 포함할 수 있다. 또한 여기서, 대상체라 함은, 평지 또는 언덕 등이 형성된 지표면, 지상 또는 해상에 설치된 건물 또는 구조물일 수 있다.
이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치는, 발광부(100), 수광부(200), 제어부(300)를 포함한다.
발광부(100)는 레이저 빔을 기설정된 패턴을 갖는 패턴 레이저 빔으로 변환하여 발광한다. 패턴 레이저 빔은, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 십자 형상의 패턴을 갖는 레이저 빔일 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 원형 빔, 타원형 빔, 다각 형상의 빔일 수 있다. 또한, 기설정된 형상의 패턴을 갖는 레이저 빔은, 하나의 레이저 빔으로 하나의 패턴을 형성하거나 또는 복수의 레이저 빔으로 하나의 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 2개의 일자형 레이저 빔을 순차적으로 발생시키되, 2개의 일자형 레이저 빔이 교차되도록 하여 하나의 십자 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 2개의 일자형 레이저 빔은 서로 다른 파장을 가질 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부(100)에 대해 설명한다.
도 3은 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부가 도시된 도면이고, 도 4는 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부의 다른 실시예가 도시된 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 패턴 레이저 빔을 발광하는 발광부(100)는 레이저 다이오드(laser diode, 111), 콜리메이팅 렌즈(collimating lens, 112), 레이저 패턴 렌즈(laser pattern lens, 113)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 레이저 다이오드(111)는 레이저 빔을 발생시키는 광학 소자이고, 콜리메이팅 렌즈(112)는 레이저 다이오드(111)를 통해 발생된 레이저 빔을 집광시키는 광학 렌즈로, 레이저 다이오드(111)의 후방에 위치한다. 레이저 패턴 렌즈(113)는 콜리메이팅 렌즈(112)를 통해 집광된 레이저 빔을 기설정된 형상의 패턴을 갖는 레이저 빔으로 변환시키는 광학 렌즈이다. 도 3에서는 기설정된 패턴이 십자 형상인 레이저 빔(b1)이 예시되어 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 발광부(100)는 제1 레이저 모듈(120a) 및 제2 레이저 모듈(120b)을 포함하여 이루어진다.
제1 레이저 모듈(120a)은 제1 레이저 다이오드(121a), 제1 콜리메이팅 렌즈(122a), 제1 라인 렌즈(line lens, 123c)를 포함하고, 제2 레이저 모듈(120b)는 제2 레이저 다이오드(121b), 제2 콜리메이팅 렌즈(122b), 제2 라인 렌즈(123b)를 포함한다.
제1 레이저 다이오드(121a)는 레이저 빔을 발생시키는 광학 소자이며, 제1 콜리메이팅 렌즈(122a)는 제1 레이저 다이오드(121a)의 후방에 위치하여 레이저 빔을 집광시키며, 제1 라인 렌즈(123c)는 집광된 레이저 빔을 수평축 방향 또는 수직축 방향을 평행하는 선형의 제1 레이저 빔(b2)로 변환시킨다.
제2 레이저 다이오드(121b)는 레이저 빔을 발생시키는 광학 소자이며, 제2 콜리메이팅 렌즈(122b)는 제2 레이저 다이오드(121b)의 후방에 위치하여 레이저 빔을 집광시키며, 제2 라인 렌즈(123b)는 집광된 레이저 빔을 선형의 제2 레이저 빔(b3)로 변환시킨다. 이때, 제2 레이저 빔(b3)이 제1 레이저 빔(b2)과 직교하도록, 제2 라인 렌즈(212)가 설치된다.
제1 레이저 다이오드(121a)와 제2 레이저 다이오드(121b)는 서로 다른 파장의 레이저 빔을 발생시키도록 구비될 수 있다. 제1 레이저빔(b2)과 상기 제2 레이저빔(b3)이 서로 다른 파장을 지니게 함으로써, 대상체 표면 감지시에 수직 및 수평에 대한 데이터 분할을 용이하게 할 수 있다.
수광부(200)는 대상체 표면에 의해 반사되는 반사 패턴 레이저 빔을 수신한다. 이러한 수광부(200)는 집광 렌즈(210) 및 이미지 센서(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. (도 1 참조)
집광 렌즈(210)는 대상체 표면에 의해 반사되는 반사 패턴 레이저 빔을 집광하는 광학 소자이고, 이미지 센서(220)는 집광 렌즈(210)에서 집광된 레이저 빔을 수광하는 광학 소자이다.
제어부(300)는 수광부(200)에서 수신된 반사 패턴 레이저빔을 이용해서 대상체와의 거리를 산출하고, 대상체 표면의 상태를 판단한다. 이를 위해, 제어부(300)는 패턴 추출모듈(310)과 패턴 저장모듈(320)과 상태 판단모듈(330)을 포함한다.
패턴 추출모듈(310)은 수광부(200)가 수신한 반사 패턴 레이저 빔의 반사 패턴을 추출한다.
패턴 저장모듈(320)에는 다양한 반사 패턴이 저장된다. 패턴 저장모듈(320)에는 임의의 평면의 x축 기울기 및 y축 기울기에 따른 다양한 양상의 반사 패턴이 룩업(look-up) 테이블 형식으로 매칭되어 저장된다. 이때, x=0, y=0인 평면을 기준 평면으로 할 수 있으며, x축 기울기는 임의의 평면을 y축을 기준으로 회전하면서 획득된 반사 패턴이고, y축 기울기는 임의의 평면을 x축을 기준으로 회전하면서 획득된 반사 패턴이다.
상태 판단모듈(330)은 패턴 추출모듈(310)에서 추출된 반사 패턴과 패턴 저장모듈(320)에 저장된 반사 패턴을 비교하여 일치하는 반사 패턴을 검색하여 대상체 표면의 상태를 판단한다. 여기서, ‘일치하는 반사 패턴’은 반드시 일치하는 것에 한정되는 것이 아니라, 기설정된 유사도 범위를 만족하는 반사 패턴을 의미할 수 있다. 또한, 여기서, 대상체 표면의 상태는, 대상체 표면의 x축 또는 y축 방향 기울기일 수 있다.
또한, 상태 판단모듈(330)은 추출된 반사 패턴을 발광부(100)에서 조사된 패턴과 비교하여 대상체 표면이 접근하는 것인지 또는 멀어지는 지 여부를 판단할 수 있다. 상태 판단모듈(330)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 추출된 반사 패턴이 조사된 패턴보다 위에 있는 경우, 대상체 표면이 멀어지는 것으로 판단하고, 추출된 반사 패턴이 조사된 패턴보다 아래에 있는 경우, 대상체 표면이 접근하는 것으로 판단한다.
또한, 상태 판단모듈(330)은 패턴 추출모듈(310)에서 추출된 반사 패턴으로부터 대상체 표면에 장애물이 존재하는 지 여부를 판단한다. 장애물의 존재 여부는 발광부(100)에서 발광된 패턴 레이저 빔 형상의 유지 여부로부터 판단할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 대상체 표면에 장애물이 있는 경우, 수광부(200)에서 수신된 반사 패턴 레이저 빔에는 단차가 발생하여 적어도 일부분이 잘려진 십자 형상을 띠게 된다.
따라서, 상태 판단모듈(330)은 수신된 반사 패턴 레이저 빔의 형상을 이용하여 대상체 표면에 장애물의 존재 여부를 판단할 수 있게 된다. 나아가, 상태 판단모듈(330)은 삼각 측량법으로 대상체 표면 감지장치와 대상체 표면까지의 거리를 알 수 있으므로, 단차 발생 부분의 길이와 거리로부터 장애물의 크기를 판단할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 11을 참조하여 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치의 대상체 표면 감지방법을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치의 대상체 표면 감지방법은 삼각 측량법은 기반으로 한다. 삼각 측량법은 측정 대상체의 거리에 따라 대상체에 의해 반사되어 수신되는 레이저 빔이 맺히는 위치가 다른 원리를 이용한 거리 측정법이다. 이하의 설명에서, 발광부(100)에서 조사된 패턴 레이저 빔의 패턴을 기준 패턴이라 하고, 대상체 표면에 의해 반사되어 수광부(200)에 수신된 패턴을 반사 패턴이라 한다.
먼저, 도 6 및 도 7을 참조하여 대상체 표면에 장애물의 존재 여부를 감지하는 방법을 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 대상체 표면에 장애물이 존재하지 않는 경우, 발광부(100)에서 조사된 패턴 레이저 빔은 대상체 표면에 의해 반사되어 수광부(200)에 수신된다. 수신된 반사 패턴은 기준 패턴의 형상을 유지한다. 따라서, 제어부(300)의 상태 판단모듈(330)은 대상체 표면에 장애물이 없는 것으로 판단하고, 삼각 측량법에 따라 대상체와의 거리를 측정한다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 대상체 표면에 장애물이 존재하는 경우, 반사 패턴에는 단차가 생겨서 기준 패턴의 형상이 유지되지 않는다. 이로부터 상태 판단모듈(330)은 대상체 표면에 장애물이 있는 것으로 판단할 수 있다. 나아가, 단차와 단차 사이의 길이(L1, L2)와 삼각 측량법에 따라 측정된 대상체와의 거리 정보를 이용하여 장애물의 크기를 측정할 수 있다.
다음, 도 8 및 도 9를 참조하여 대상체 표면의 기울기를 감지하는 방법을 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 대상체 표면이 x축과 소정의 각도(θ1)를 이루는 경우, 수광부(200)에 수신된 반사 패턴은 기준 패턴에 비해 y축 방향 패턴의 길이가 변화한다. 변화된 패턴 길이를 패턴 저장모듈(320)의 룩업 테이블과 매칭하여 대상체 표면의 x축 기울기(θ1)를 산출할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 대상체 표면이 y축과 소정의 각도(θ2)를 이루는 경우, 수광부(200)에 수신된 반사 패턴은 기준 패턴에 비해 x축 방향 패턴의 각도가 변화한다. 변화된 패턴 각도를 패턴 저장모듈(320)의 룩업 테이블과 매칭하여 대상체 표면의 y축 기울기(θ2)를 산출할 수 있다.
상기의 설명에서 대상체 표면 감지장치 내에 발광부(100)와 수광부(200)가 x축과 평행하도록 배치된 것을 전제로 한 것이며, 발광부(100)와 수광부(200)가 y축과 평행하도록 배치된 경우이면, x축 기울기 및 y축 기울기는 반대로 판단될 수 있다. 제조자는 발광부(보다 자세히는, 레이저 다이오드)와 수광부(보다 자세히는, 이미지 센서)를 잇는 가상의 선을 x축으로 설정하고, x축 기울기 및 y축 기울기를 달리하는 반복 실험으로 룩업 테이블을 작성하여 패턴 저장모듈(320)에 저장할 수 있다.
다음, 도 10 및 도 11을 참조하여 대상체의 접근 또는 멀어짐을 감지하는 방법을 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 대상체 표면이 멀어지는 경우, 도 5에 도시된 삼각 측량법 원리에 의해 반사 패턴은 기준 패턴에 비해 위로 평행 이동한다. 이로부터 상태 판단모듈(330)은 대상체의 멀어짐을 감지할 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 대상체 표면이 가까워지는 경우, 반사 패턴은 기준 패턴에 비해 아래로 평행 이동하며, 따라서, 상태 판단모듈(330)은 대상체가 가까워짐을 감지할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 표면 감지장치는, 도 12에 도시된 바와 같이, 무인 비행체(드론)에 장착되어 무인 비행체의 착륙시에 착륙 대상(지표면)의 기울기 정보, 장애물 정보, 거리 정보를 제공하여, 무인 비행체가 정확하고 안전하게 착륙할 수 있도록 할 수 있다. 물론, 본 발명은 반드시 무인 비행체에 한정되는 것은 아니며, 차량이나 이동 로봇 등 다양한 이동체에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 발광부 200 : 수광부
300 : 제어부 310 : 패턴 추출모듈
320 : 패턴 저장모듈 330 : 상태 판단모듈

Claims (8)

  1. 기설정된 패턴을 갖는 레이저 빔을 발광하는 발광부;
    상기 발광부로부터 발광된 레이저 빔이 대상체 표면에 의해 반사되어 형성된 반사 레이저빔을 수신하는 수광부; 및,
    상기 수광부로부터 수신된 반사 레이저빔을 이용해서 상기 대상체와의 거리를 산출하고, 상기 대상체 표면의 상태를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    미리 저장된 레이저 빔 패턴에 관한 정보 - 이 때, 상기 레이저 빔 패턴에 관한 정보는 임의의 평면의 x축 기울기, y축 기울기, 상기 대상체까지의 거리, 레이저 빔 패턴의 x축 방향 길이 및 y축 방향 길이 중 적어도 어느 하나를 포함함 - 중 제1 정보를 획득하고,
    상기 수광부가 수신한 반사 레이저 빔에 관한 제2 정보를 획득하고,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 비교하여 상기 대상체 표면의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는
    대상체 표면 감지장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부는,
    레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드의 후방에 위치하고, 상기 레이저 빔을 집광시키는 콜리메이팅 렌즈;
    상기 콜리메이팅 렌즈의 후방에 위치하며, 집광된 레이저 빔을 기설정된 형상의 패턴을 갖는 레이저 빔으로 변환시키는 레이저 패턴 렌즈
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체 표면 감지장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부는,
    레이저 빔을 발생시키는 적어도 2 이상의 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 적어도 2 이상의 레이저 다이오드는 서로 다른 파장의 레이저 빔을 발생시키는 것을 특징으로 하는 대상체 표면 감지장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수광부가 수신한 반사 레이저 빔의 패턴이 상기 발광부로부터 조사된 레이저 빔의 패턴보다 위에 있는 경우, 대상체 표면이 멀어지는 것으로 판단하고,
    상기 수광부가 수신한 반사 레이저 빔의 패턴이 상기 발광부로부터 조사된 레이저 빔의 패턴보다 아래에 있는 경우, 대상체 표면이 접근하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 대상체 표면 감지장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발광부로부터 조사된 레이저 빔 형상의 유지 여부로부터 장애물의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 대상체 표면 감지장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부는,
    레이저 빔을 발생시키는 적어도 2 이상의 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 적어도 2 이상의 레이저 다이오드에 의해 순차적으로 레이저 빔이 발생되어 하나의 기설정된 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 대상체 표면 감지장치.
  8. 청구항 1 내지 3, 청구항 5 내지 7 중 어느 한 항에 따른 대상체 표면 감지장치가 탑재된 이동체.
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