KR102297256B1 - Lidar three-dimension scanning apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치는 빔을 타겟을 향하여 방출하는 빔 방출부와 상기 타겟으로부터 반사된 빔이 입사되는 빔 입사부를 포함하는 라이다(lidar) 센싱부; 제1 모터의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부를 제1 회전축을 중심으로 회전시키는 구동부; 제2 모터의 동작에 따라 상기 제1 회전축과 제1 회전축 각도를 형성하는 제2 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 구동부와 힌지 연결되는 회전지지부재; 상기 제2 모터가 고정되며, 제3 모터의 동작에 따라 상기 제2 회전축과 제2 회전축 각도를 형성하는 제3 회전축을 중심으로 회전하는 하우징을 포함한다.A lidar 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a lidar sensing unit including a beam emitting unit emitting a beam toward a target and a beam incident unit on which a beam reflected from the target is incident; a driving unit configured to rotate the lidar sensing unit about a first rotation axis according to the operation of the first motor; a rotation support member that rotates about a second rotation shaft forming an angle between the first rotation shaft and the first rotation shaft according to the operation of the second motor, and is hingedly connected to the driving unit; and a housing to which the second motor is fixed and rotated about a third rotation shaft forming an angle between the second rotation shaft and the second rotation shaft according to the operation of the third motor.

Description

라이다 3차원 스캐닝 장치{LIDAR THREE-DIMENSION SCANNING APPARATUS}LiDAR three-dimensional scanning device {LIDAR THREE-DIMENSION SCANNING APPARATUS}

본 발명은 라이다 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lidar three-dimensional scanning device.

도 10은 일반적인 라이다 스캐닝 장치를 나타낸다. 10 shows a typical lidar scanning device.

도 10에 도시된 바와 같이, 일반적인 라이다 스캐닝 장치는 X축 모터와 Z축 모터를 포함한다. As shown in FIG. 10 , a typical lidar scanning device includes an X-axis motor and a Z-axis motor.

일반적인 라이다 스캐닝 장치의 동작은, 라이다 센서가 Z축 0도, X축 -90도에서 출발하여 Z축 반시계 방향으로 360도 한바퀴 회전하는 제1 단계와, X축으로 라이다 센서가 Δθ만큼 회전하는 제2 단계를 포함한다.The operation of a general lidar scanning device includes a first stage in which the lidar sensor rotates 360 degrees counterclockwise on the Z axis starting from 0 degrees on the Z axis and -90 degrees on the X axis, and Δθ of the lidar sensor on the X axis. and a second step of rotating by

이와 같은 제1 단계와 제2 단계가 X축 -90도에서 90도까진 반복적으로 이루어지며 타겟에 대한 스캐닝이 이루어진다.These first and second steps are repeatedly performed from -90 degrees to 90 degrees on the X axis, and scanning of the target is performed.

일반적인 라이다 스캐닝 장치는 전체 스캐닝 영역 중 일부 영역에 대한 스캐닝을 수행하기 어려울 수 있다.It may be difficult for a general lidar scanning device to scan a part of the entire scanning area.

공개 특허 10-2019-0090220 (공개일 : 2019년08월01일)Publication No. 10-2019-0090220 (published date: August 01, 2019)

본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치는 전체 스캐닝 영역뿐만 아니라 일부 영역에 대한 스캐닝을 수행하기 위한 것이다.The lidar 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention is for performing scanning of not only the entire scanning area but also a partial area.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The task of the present application is not limited to the task mentioned above, and another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일측면에 따르면, 빔을 타겟을 향하여 방출하는 빔 방출부와 상기 타겟으로부터 반사된 빔이 입사되는 빔 입사부를 포함하는 라이다(lidar) 센싱부; 제1 모터의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부를 제1 회전축을 중심으로 회전시키는 구동부; 제2 모터의 동작에 따라 상기 제1 회전축과 제1 회전축 각도를 형성하는 제2 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 구동부와 힌지 연결되는 회전지지부재; 상기 제2 모터가 고정되며, 제3 모터의 동작에 따라 상기 제2 회전축과 제2 회전축 각도를 형성하는 제3 회전축을 중심으로 회전하는 하우징을 포함하는 라이다 3차원 스캐닝 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a lidar sensing unit including a beam emitting unit emitting a beam toward a target and a beam incident unit on which a beam reflected from the target is incident; a driving unit configured to rotate the lidar sensing unit about a first rotation axis according to the operation of the first motor; a rotation support member that rotates about a second rotation shaft forming an angle between the first rotation shaft and the first rotation shaft according to the operation of the second motor, and is hingedly connected to the driving unit; The second motor is fixed, and according to the operation of the third motor, there is provided a lidar three-dimensional scanning device including a housing that rotates about a third axis of rotation forming an angle between the second axis of rotation and the second axis of rotation.

상기 구동부는, 상기 회전지지부재에 구비된 상기 제1 모터의 모터 중심축과 연결되는 크랭크, 상기 크랭크와 일측이 연결되어 상기 크랭크의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 로드, 상기 라이다 센싱부가 고정되는 센서 베이스부, 상기 센서 베이스부의 서로 마주보는 일측 및 타측과 연결되어 상기 로드의 타측에 형성된 홀을 관통하는 핀부를 포함하며, 상기 센서 베이스부가 회전지지부재에 대하여 회전가능하도록 상기 센서 베이스부의 일측이 상기 회전지지부재의 일측과 연결되고 상기 센서 베이스부의 타측이 상기 회전지지부재의 타측과 연결됨으로써 상기 제1 회전축이 형성될 수 있다.The driving unit includes a crank connected to a motor central shaft of the first motor provided in the rotation support member, a rod having one side connected to the crank to convert the rotational motion of the crank into a linear motion, and the lidar sensing unit is fixed a sensor base, which is connected to one and the other opposite sides of the sensor base, and includes a pin penetrating a hole formed at the other side of the rod, one side of the sensor base so that the sensor base is rotatable with respect to the rotation support member The first rotation shaft may be formed by being connected to one side of the rotation support member and the other side of the sensor base being connected to the other side of the rotation support member.

상기 회전지지부재는, 서로 마주 보는 일측 및 타측과, 상기 회전지지부재의 일측 및 타측을 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 구동부는 상기 회전지지부재의 일측 및 타측 사이에 구비되고, 상기 하우징은, 상기 제3 모터의 모터 중심축과 연결된 하우징 기저부와, 상기 하우징 기저부에서 돌출된 고정용 부재를 포함하며, 상기 제2 모터는 상기 고정용 부재에 고정되고, 상기 제2 모터의 모터 중심축은 상기 고정용 부재에 형성된 홀을 관통하여 상기 회전지지부재의 연결부와 연결될 수 있다.The rotation support member includes one side and the other facing each other, and a connection part connecting one side and the other side of the rotation support member, the driving unit is provided between one side and the other side of the rotation support member, the housing, a housing base connected to the motor central shaft of the third motor; and a fixing member protruding from the housing base, wherein the second motor is fixed to the fixing member, and the motor central shaft of the second motor is fixed to the fixing member. It may be connected to the connection part of the rotation support member through a hole formed in the member.

상기 제1 모터의 모터 중심축과 상기 제1 회전축은 서로 이격되어 평행하고, 상기 제2 모터의 모터 중심축과 상기 제2 회전축은 서로 동일하며, 상기 제3 모터의 모터 중심축과 상기 제3 회전축은 서로 동일할 수 있다.The motor central axis of the first motor and the first rotation axis are spaced apart from each other and parallel to each other, the motor central axis of the second motor and the second rotation axis are the same as each other, and the motor central axis of the third motor and the third The rotation axes may be identical to each other.

상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 라인 스캔을 수행할 수 있다.According to the operation of the first motor and the driving unit, the lidar sensing unit may rotate along the first rotation axis by a first set angle to perform a line scan on the target.

상기 타겟에 대한 라인 스캔이 완료된 후, 상기 회전지지부재가 상기 제2 회전축을 따라 제2 설정각도만큼 회전하면, 상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 다음번 라인 스캔을 수행할 수 있다.After the line scan of the target is completed, when the rotation support member rotates by a second set angle along the second rotation axis, the lidar sensing unit moves the first rotation axis according to the operation of the first motor and the driving unit. Accordingly, the next line scan may be performed on the target by rotating by the first set angle.

첫번째 라인 스캔부터 마지막 라인 스캔이 완료되면, 상기 하우징은 상기 제3 모터의 동작에 따라 상기 제3 회전축을 따라 제3 설정각도만큼 회전한 후, 상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 첫번째 라인 스캔을 수행할 수 있다. When the first line scan to the last line scan is completed, the housing rotates along the third rotation axis by a third set angle according to the operation of the third motor, and then, according to the operation of the first motor and the driving unit, the The IDA sensing unit may rotate by a first set angle along the first rotation axis to perform a first line scan of the target.

상기 제1 설정각도와 상기 제3 설정각도는 동일할 수 있다. The first set angle and the third set angle may be the same.

상기 타겟의 일부 영역만을 스캐닝하기 위하여 상기 제2 모터 및 상기 제3 모터 중 적어도 하나의 동작에 따라 상기 회전지지부재 및 상기 하우징 중 적어도 하나는 전체 회전 가능 각도 중 상기 일부 영역에 해당되는 각도만큼 회전할 수 있다.In order to scan only a partial region of the target, at least one of the rotation support member and the housing rotates by an angle corresponding to the partial region among the total rotatable angles according to an operation of at least one of the second motor and the third motor can do.

본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치는 3개의 모터를 포함하여 전체 스캐닝 영역뿐만 아니라 일부 영역에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.The LIDAR 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention may include three motors to perform scanning of a partial area as well as the entire scanning area.

본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effect of the present application is not limited to the above-mentioned effects, and another effect not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치를 나타낸다.
도 2는 구동부의 사시도를 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 6 내지 도 8은 제1 내지 제3 설정각도에 따른 타겟의 스캐닝을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 전체 스캐닝 가능 영역 중 일부분의 영역을 스캐닝하는 것을 설명하기 위한 것이다.
도 10은 일반적인 라이다 스캐닝 장치를 나타낸다.1 shows a lidar three-dimensional scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows a perspective view of a driving unit.
3 to 5 are for explaining the operation of the lidar 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are for explaining the scanning of the target according to the first to third set angles.
FIG. 9 is for explaining scanning of a part of the entire scannable area.
10 shows a typical lidar scanning device.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings. you will know

또한, 본 출원에서 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. In addition, the terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "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.In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치는 라이다(lidar) 센싱부(110), 구동부(130), 회전지지부재(150), 및 하우징(170)을 포함한다.1 shows a lidar three-dimensional scanning apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , a lidar 3D scanning device according to an embodiment of the present invention includes a lidar sensing unit 110 , a driving unit 130 , a rotation support member 150 , and a housing 170 . includes

라이다 센싱부(110)는 빔을 타겟을 향하여 방출하는 빔 방출부(111)와 타겟으로부터 반사된 빔이 입사되는 빔 입사부(113)를 포함한다. 빔은 레이저 광일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 파장의 빛이 이용될 수 있다. The lidar sensing unit 110 includes a beam emitter 111 that emits a beam toward a target and a beam incident portion 113 that receives a beam reflected from the target. The beam may be laser light, but is not limited thereto, and light of various wavelengths may be used.

라이다 센싱부(110)는 빔이 방출되어 타겟에 반사된 후 되돌아오는 런타임(run-time)을 계산해서 라이다 센싱부(110)로부터 타겟까지의 거리를 계산할 수 있다. 또는 빔의 방출 시간 및 빔의 입사 시간에 대한 정보를 라이다 센서가 외부 장치로 전송하여 외부 장치에서 거리를 계산할 수도 있다.The lidar sensing unit 110 may calculate a distance from the lidar sensing unit 110 to the target by calculating a run-time in which a beam is emitted, reflected by the target and then returned. Alternatively, the LIDAR sensor may transmit information about the beam emission time and the beam incident time to the external device to calculate the distance from the external device.

라이다 센싱부(110)는 센서 하우징을 포함할 수 있으며, 빔 방출부(111)와 빔 입사부(113)는 센서 하우징에 구비되고, 센서 하우징이 이후에 설명될 센서 베이스부(131)에 설치되어 제1 모터(M1)의 회전에 따라 회전할 수 있다.The lidar sensing unit 110 may include a sensor housing, the beam emission unit 111 and the beam incidence unit 113 are provided in the sensor housing, and the sensor housing is attached to the sensor base unit 131 to be described later. installed so as to rotate according to the rotation of the first motor M1.

구동부(130)는 제1 모터(M1)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)를 제1 회전축을 중심으로 회전시킨다. 구동부(130)는 센서 베이스부(131), 크랭크(crank)(133), 로드(rod)(135), 및 핀부(137)를 포함할 수 있다. The driving unit 130 rotates the lidar sensing unit 110 about the first rotation axis according to the operation of the first motor M1. The driving unit 130 may include a sensor base unit 131 , a crank 133 , a rod 135 , and a pin unit 137 .

크랭크(133)는 회전지지부재(150)에 구비된 제1 모터(M1)의 모터 중심축과 연결될 수 있다.The crank 133 may be connected to a motor central shaft of the first motor M1 provided in the rotation support member 150 .

로드(135)는 크랭크(133)와 일측이 연결되어 크랭크(133)의 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있다.One side of the rod 135 is connected to the crank 133 to convert the rotational motion of the crank 133 into a linear motion.

센서 베이스부(131)에는 라이다 센싱부(110)가 고정될 수 있다. The lidar sensing unit 110 may be fixed to the sensor base unit 131 .

핀부(137)는 센서 베이스부(131)의 서로 마주보는 일측 및 타측과 연결되어 로드(135)의 타측에 형성된 홀을 관통할 수 있다. The pin unit 137 may be connected to one side and the other side facing each other of the sensor base unit 131 to pass through a hole formed at the other side of the rod 135 .

이 때 센서 베이스부(131)가 회전지지부재(150)에 대하여 회전가능하도록 센서 베이스부(131)의 일측이 회전지지부재(150)의 일측(151)과 연결되고 센서 베이스부(131)의 타측이 회전지지부재(150)의 타측(153)과 연결됨으로써 제1 회전축이 형성될 수 있다. At this time, one side of the sensor base part 131 is connected to one side 151 of the rotation support member 150 so that the sensor base part 131 is rotatable with respect to the rotation support member 150 , and The first rotation shaft may be formed by connecting the other side to the other side 153 of the rotation support member 150 .

도 3에 도시된 바와 같이, 크랭크(133)의 회전운동에 따라 로드(135)가 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 로드(135)는 핀부(137)를 잡아당기거나 밀게 되며, 이에 따라 라이다 센싱부(110)가 핀부(137)와 이격된 제1 회전축을 중심으로 회전하게 된다. As shown in FIG. 3, the rod 135 makes a linear motion according to the rotational motion of the crank 133, and accordingly, the rod 135 pulls or pushes the pin part 137, and accordingly, the lidar The sensing unit 110 rotates about the first rotation axis spaced apart from the pin unit 137 .

한편, 회전지지부재(150)는 제2 모터(M2)의 동작에 따라 제1 회전축과 제1 회전축 각도를 형성하는 제2 회전축을 중심으로 회전하며, 구동부(130)와 힌지 연결될 수 있다. 즉, 회전지지부재(150)는 구동부(130)가 제1 회전축을 중심으로 회전하도록 구동부(130)와 연결될 수 있다. 이 때 제1 회전축 각도는 90도일 수 있으며, 이에 따라 제1 회전축과 제2 회전축은 서로 수직 관계일 수 있다. Meanwhile, the rotation support member 150 rotates about a second rotation shaft forming an angle between the first rotation shaft and the first rotation shaft according to the operation of the second motor M2 , and may be hingedly connected to the driving unit 130 . That is, the rotation support member 150 may be connected to the driving unit 130 so that the driving unit 130 rotates about the first rotation axis. In this case, the angle of the first axis of rotation may be 90 degrees, and accordingly, the first axis of rotation and the second axis of rotation may be perpendicular to each other.

제1 회전축은 구동부(130)와 회전지지부재(150)의 힌지 연결 지점을 통과하며, 이에 따라 구동부(130)가 제1 회전축을 따라 회전지지부재(150)에 대하여 회전하지만 회전지지부재(150)에 대하여 수평 및 연직 이동은 하지 않는다. The first rotation shaft passes through the hinge connection point of the driving unit 130 and the rotation support member 150, and accordingly, the driving unit 130 rotates with respect to the rotation support member 150 along the first rotation axis, but the rotation support member 150 ), do not move horizontally or vertically.

한편, 하우징(170)에는 제2 모터(M2)가 고정되며, 제3 모터(M3)의 동작에 따라 제2 회전축과 제2 회전축 각도를 형성하는 제3 회전축을 중심으로 회전한다. 외부에서 가해질 수 있는 진동 등의 영향을 피하기 위하여 제3 모터(M3)는 무거운 베이스(190)에 고정될 수 있다. 이 때 제2 회전축 각도는 90도일 수 있으며, 이에 따라 제2 회전축과 제3 회전축은 수직 관계일 수 있다. On the other hand, the second motor M2 is fixed to the housing 170 and rotates around a third rotation axis forming an angle between the second rotation axis and the second rotation axis according to the operation of the third motor M3 . The third motor M3 may be fixed to the heavy base 190 in order to avoid the influence of vibrations that may be applied from the outside. In this case, the angle of the second axis of rotation may be 90 degrees, and accordingly, the second axis of rotation and the third axis of rotation may have a vertical relationship.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전지지부재(150)는, 서로 마주 보는 일측(151) 및 타측(153)과, 회전지지부재(150)의 일측(151) 및 타측(153)을 연결하는 연결부(155)를 포함할 수 있다. 이 때 구동부(130)는 회전지지부재(150)의 일측(151) 및 타측(153) 사이에 구비될 수 있다.1 and 2 , the rotation support member 150 includes one side 151 and the other side 153 facing each other, and one side 151 and the other side 153 of the rotation support member 150 . It may include a connecting part 155 for connecting. At this time, the driving unit 130 may be provided between one side 151 and the other side 153 of the rotation support member 150 .

또한 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(170)은, 제3 모터(M3)의 모터 중심축과 연결된 하우징 기저부(171)와, 하우징 기저부(171)에서 돌출된 고정용 부재(173)를 포함할 수 있다. 고정용 부재(173)는 하우징 기저부(171)에 대하여 수직 방향으로 돌출될 수 있다. Also, as shown in FIG. 1 , the housing 170 includes a housing base 171 connected to the motor central axis of the third motor M3 and a fixing member 173 protruding from the housing base 171 . can do. The fixing member 173 may protrude in a vertical direction with respect to the housing base 171 .

제2 모터(M2)는 고정용 부재(173)에 고정되고, 제2 모터(M2)의 모터 중심축은 고정용 부재(173)에 형성된 홀을 관통하여 회전지지부재(150)의 연결부(155)와 연결될 수 있다. The second motor M2 is fixed to the fixing member 173 , and the central axis of the motor of the second motor M2 passes through a hole formed in the fixing member 173 , and the connection part 155 of the rotation support member 150 . can be connected with

앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 구조에 따라 구동부(130)가 크랭크(133)와 로드(135)를 포함하므로 제1 모터(M1)의 모터 중심축과 제1 회전축은 서로 이격되어 평행할 수 있다. Since the driving unit 130 includes the crank 133 and the rod 135 according to the structure described above with reference to FIGS. 1 and 2 , the motor central axis and the first rotational axis of the first motor M1 are spaced apart from each other and parallel to each other. can do.

제2 모터(M2)는 하우징(170)의 고정용 부재(173)에 고정되고, 제2 모터(M2)의 모터 중심축이 고정용 부재(173)에 형성된 홀을 관통하여 회전지지부재(150)의 연결부(155)에 연결되므로 제2 모터(M2)의 모터 중심축과 제2 회전축은 서로 동일할 수 있다. The second motor M2 is fixed to the fixing member 173 of the housing 170 , and the central axis of the motor of the second motor M2 passes through the hole formed in the fixing member 173 to the rotation support member 150 . ), so that the central axis of the motor and the second rotational axis of the second motor M2 may be the same as each other.

제3 모터(M3)는 하우징(170)의 하우징 기저부(171)와 연결되어 하우징 기저부(171)를 회전시키므로 제3 모터(M3)의 모터 중심축과 제3 회전축은 서로 동일할 수 있다.Since the third motor M3 is connected to the housing base 171 of the housing 170 to rotate the housing base 171 , the motor central axis and the third rotation axis of the third motor M3 may be the same as each other.

다음으로 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치의 동작을 설명한다.Next, an operation of the lidar 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(130)는 제1 모터(M1) 및 구동부(130)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)가 제1 회전축을 따라 제1 설정각도(θ1)만큼 회전하여 타겟에 대한 라인 스캔(line scan)을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the driving unit 130 rotates the lidar sensing unit 110 along the first rotational axis by a first set angle θ1 according to the operations of the first motor M1 and the driving unit 130 . Thus, a line scan of the target may be performed.

구동부(130)가 하나의 라인 스캔을 완료하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 모터(M2)의 동작에 따라 회전지지부재(150)가 제2 설정각도만큼 회전할 수 있다. 즉, 타겟에 대한 라인 스캔이 완료된 후, 회전지지부재(150)가 제2 회전축을 따라 제2 설정각도(Δθ)만큼 회전할 수 있다. When the driving unit 130 completes one line scan, as shown in FIG. 4 , the rotation support member 150 may rotate by a second set angle according to the operation of the second motor M2 . That is, after the line scan of the target is completed, the rotation support member 150 may rotate by the second set angle Δθ along the second rotation axis.

회전지지부재(150)가 제2 설정각도만큼 회전한 후, 제1 모터(M1) 및 구동부(130)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)가 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 타겟에 대한 다음번 라인 스캔을 수행할 수 있다.After the rotation support member 150 rotates by the second set angle, the lidar sensing unit 110 rotates by the first set angle along the first rotation axis according to the operations of the first motor M1 and the driving unit 130 . Thus, the next line scan of the target can be performed.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전지지부재(150)가 제2 회전축을 중심으로 하한치 B°에서 상한치 A°까지 회전할 수 있고, 제2 설정각도는 하한치 B°에서 상한치 A° 사이를 균일하게 나눈 단위 설정각도일 수 있다. For example, as shown in Fig. 4, the rotation support member 150 can rotate from the lower limit value B ° to the upper limit value A ° about the second rotation axis, and the second set angle is from the lower limit value B ° to the upper limit value A ° It may be a unit setting angle evenly divided between them.

만약 제2 설정각도로서 단위 설정각도가 1°인 경우, 제1 모터(M1)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)가 제1 설정각도만큼 회전하여 하나의 라인 스캔이 완료된 후, 제2 모터(M2)의 동작에 따라 회전지지부재(150)가 제2 중심축을 중심으로 1°만큼 회전할 수 있다. 이후 다시 제1 모터(M1)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)가 제1 설정각도만큼 회전하여 다음 라인 스캔이 완료될 수 있다.If the unit set angle is 1° as the second set angle, the lidar sensing unit 110 rotates by the first set angle according to the operation of the first motor M1 to complete one line scan, and then the second According to the operation of the motor M2, the rotation support member 150 may rotate by 1° about the second central axis. Thereafter, the lidar sensing unit 110 rotates by the first set angle according to the operation of the first motor M1 again, so that the next line scan may be completed.

이와 같은 과정은 회전지지부재(150)가 제2 회전축을 중심으로 하한치 B°에서 상한치 A°까지 회전할 때까지 반복적으로 이루어질 수 있다.Such a process may be repeated until the rotation support member 150 rotates from the lower limit value B° to the upper limit value A° around the second rotation axis.

첫번째 라인 스캔부터 마지막 라인 스캔이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(170)은 제3 모터(M3)의 동작에 따라 제3 회전축을 따라 제3 설정각도(θ3)만큼 회전할 수 있다. When the first line scan to the last line scan is completed, as shown in FIG. 5 , the housing 170 can be rotated by a third set angle θ3 along the third rotation axis according to the operation of the third motor M3. have.

이후, 제1 모터(M1) 및 구동부(130)의 동작에 따라 라이다 센싱부(110)가 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 타겟에 대한 첫번째 라인 스캔을 수행할 수 있다.Thereafter, according to the operation of the first motor M1 and the driving unit 130 , the lidar sensing unit 110 may rotate along the first rotation axis by a first set angle to perform a first line scan of the target.

즉, 앞서 도 3 및 도 4를 통하여 설명된 바와 같이, 회전지지부재(150)가 제2 회전축을 중심으로 하한치 B° 부터 상한치 A°까지 단위 설정각도만큼 회전할 수 있고, 단위 설정각도(θ2= Δθ)만큼 회전할 때마다 첫번째 라인 스캔부터 마지막 라인 스캔이 이루어질 수 있다.That is, as described above with reference to FIGS. 3 and 4 , the rotation support member 150 can rotate by a unit setting angle from the lower limit B° to the upper limit A° around the second rotation axis, and the unit setting angle θ2 = Δθ), from the first line scan to the last line scan may be performed.

이 때 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 설정각도(θ1)와 제3 설정각도(θ3)는 동일할 수 있다. At this time, as shown in FIG. 6 , the first set angle θ1 and the third set angle θ3 may be the same.

제3 설정각도(θ3)는 첫번째 라인 스캔(1st line scan)부터 마지막 라인 스캔(nth line scan)이 이루어질 영역(region 1 내지 region 6)을 설정하기 위한 것이다. 각 영역마다 첫번째 라인 스캔(1st line scan)부터 마지막 라인 스캔(nth line scan)이 이루어질 수 있다. 도 6에서는 6개이 영역으로 이루어져 있으나 이는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. Third setting angle (θ3) is to set a first scan line (1 st scan line) from the last scanning line (n th scan line) is made region (region 1 to region 6). A first line scan (1 st line scan) to a last line scan (n th line scan) may be performed for each area. In FIG. 6 , six regions are formed, but this is only an example and is not limited thereto.

또한 제2 설정각도(θ2)는 하나의 라인에서 다음 순서의 라인으로 이동하기 위한 것이다. 제1 설정각도(θ1)는 하나의 라인 스캔을 수행하기 위한 것이다.Also, the second set angle θ2 is for moving from one line to the next line. The first set angle θ1 is for performing one line scan.

즉, 라인 스캔은 하나의 영역의 시작점에서 끝점까지 이루어지는 것이기 때문에 라인 스캔을 위한 제1 설정각도(θ1)는 영역 설정을 위한 제3 설정각도(θ3)와 같아야 한다.That is, since the line scan is performed from the start point to the end point of one area, the first set angle θ1 for the line scan must be the same as the third set angle θ3 for the area setting.

만약 본 발명과 다르게 도 7과 같이 제3 설정각도(θ3)가 제1 설정각도(θ1)보다 클 경우, 라인 스캔이 이루어지지 않은 영역이 발생할 수 있다. Unlike the present invention, when the third set angle θ3 is greater than the first set angle θ1 as shown in FIG. 7 , an area in which a line scan is not performed may occur.

또한 본 발명과 다르게 도 8과 같이 제3 설정각도(θ3)가 제1 설정각도(θ1)보다 작을 경우, 라인 스캔이 중복되어 이루어지는 영역이 발생할 수 있다.Also, unlike the present invention, when the third set angle θ3 is smaller than the first set angle θ1 as shown in FIG. 8 , a region in which line scans are overlapped may occur.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 3차원 스캐닝 장치는 전체 스캐닝 가능 영역 중 일부분의 영역을 스캐닝할 수 있다. Meanwhile, the LIDAR 3D scanning apparatus according to an embodiment of the present invention may scan a portion of the entire scannable area.

즉, 스캐닝 가능 전체 영역 중 일부 영역을 스캐닝하기 위하여 제2 모터(M2) 및 제3 모터(M3) 중 적어도 하나의 동작에 따라 회전지지부재(150) 및 하우징(170) 중 적어도 하나는 전체 회전 가능 각도 중 일부 영역에 해당되는 각도만큼 회전할 수 있다. That is, in order to scan a partial area of the entire scannable area, at least one of the rotation support member 150 and the housing 170 rotates in full according to the operation of at least one of the second motor M2 and the third motor M3. It can be rotated by an angle corresponding to some of the possible angles.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 스캐닝 가능 전체 영역(이하 전체 영역) 중 일부 영역 1에 대한 스캐닝이 이루어질 수 있다. 전체 영역에 대한 스캐닝이 이루어지려면 제3 모터(M3)의 동작에 따라 하우징은 제3 설정각도(θ3)만큼 6회 회전할 수 있으며, 이에 따라 전체 회전 가능 각도는 6×θ3일 수 있다. For example, as shown in FIG. 9 , scanning of a partial area 1 of the entire scannable area (hereinafter referred to as the entire area) may be performed. In order to perform scanning of the entire area, the housing may be rotated 6 times by the third set angle θ3 according to the operation of the third motor M3, and thus the total rotatable angle may be 6×θ3.

그런데 일부 영역 1을 스캐닝하려면 하우징(170)은 제3 설정각도(θ3)만큼 1회 회전한 후 회전지지부재(150)가 제2 모터(M2)의 동작에 따라 전체 회전 가능 각도만큼 회전하는 동안 첫번째 라인 스캔에서 마지막 라인 스캔까지 이루어질 수 있다. However, in order to scan the partial area 1, the housing 170 rotates once by the third set angle θ3, and then the rotation support member 150 rotates by the entire rotatable angle according to the operation of the second motor M2. It may be performed from the first line scan to the last line scan.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 영역 2를 스캐닝하려면 하우징(170)은 제3 설정각도(θ3)만큼 6회 회전하며, 제3 설정각도(θ3)만큼 회전할 때마다 제1 모터(M1)의 동작에 따라 구동부(130)가 회전하여 첫번째 라인 스캔부터 마지막 라인 스캔이 이루어질 수 있다. 이 때 회전지지부재(150)는 제2 모터(M2)의 동작에 따라 하나의 라인 스캔에서 다음 라인 스캔으로 옮겨가기 위하여 제2 설정각도(θ2) 만큼 회전할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9, in order to scan the partial area 2, the housing 170 rotates 6 times by the third set angle θ3, and every time it rotates by the third set angle θ3, the first motor ( According to the operation of M1), the driving unit 130 may be rotated to perform a first line scan to a last line scan. At this time, the rotation support member 150 may rotate by a second set angle θ2 in order to move from one line scan to the next line scan according to the operation of the second motor M2 .

또한, 스캐닝 가능 전체 영역(이하 전체 영역) 중 일부 영역 3에 대한 스캐닝이 이루어질 수 있다. 일부 영역 3을 스캐닝하려면 하우징(170)은 제3 설정각도(θ3)의 3배만큼 회전하고, 구동부(130)는 첫번째 부터 세번째 라인 스캔을 수행할 수 있다. 이 때 하나의 라인 스캔에서 다음 라인 스캔으로 옮겨갈 때 회전지지부재(150)가 제2 설정각도(θ3)만큼 회전할 수 있다.Also, a partial area 3 of the scannable entire area (hereinafter referred to as the total area) may be scanned. To scan the partial area 3, the housing 170 rotates by three times the third set angle θ3, and the driving unit 130 may perform first to third line scans. At this time, when moving from one line scan to the next line scan, the rotation support member 150 may rotate by the second set angle θ3.

하우징(170)은 제3 설정각도(θ3) 만큼 다시 회전하고, 구동부(130)는 첫번째 부터 세번째 라인 스캔을 수행할 수 있다. 이 때 하나의 라인 스캔에서 다음 라인 스캔으로 옮겨갈 때 회전지지부재(150)가 제2 설정각도(θ3)만큼 회전할 수 있다. The housing 170 rotates again by the third set angle θ3 , and the driving unit 130 may perform first to third line scans. At this time, when moving from one line scan to the next line scan, the rotation support member 150 may rotate by the second set angle θ3.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is recognized by those with ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

라이다(lidar) 센싱부(110)
빔 방출부(111)
빔 입사부(113)
구동부(130)
센서 베이스부(131)
크랭크(crank)(133)
로드(rod)(135)
핀부(137)
회전지지부재(150)
하우징(170)
베이스(190)
제1 모터(M1)
제2 모터(M2)
제3 모터(M3)Lidar sensing unit 110
Beam emitter 111
Beam incident part 113
driving unit 130
sensor base 131
crank(133)
rod(135)
Pin part (137)
rotation support member (150)
housing (170)
Base (190)
first motor (M1)
2nd motor (M2)
3rd motor (M3)

Claims (9)

빔을 타겟을 향하여 방출하는 빔 방출부와 상기 타겟으로부터 반사된 빔이 입사되는 빔 입사부를 포함하는 라이다(lidar) 센싱부;
제1 모터의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부를 제1 회전축을 중심으로 회전시키는 구동부;
제2 모터의 동작에 따라 상기 제1 회전축과 제1 회전축 각도를 형성하는 제2 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 구동부와 힌지 연결되는 회전지지부재;
상기 제2 모터가 고정되며, 제3 모터의 동작에 따라 상기 제2 회전축과 제2 회전축 각도를 형성하는 제3 회전축을 중심으로 회전하는 하우징을 포함하고,
상기 구동부는,
상기 회전지지부재에 구비된 상기 제1 모터의 모터 중심축과 연결되는 크랭크, 상기 크랭크와 일측이 연결되어 상기 크랭크의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 로드, 상기 라이다 센싱부가 고정되는 센서 베이스부, 상기 센서 베이스부의 서로 마주보는 일측 및 타측과 연결되어 상기 로드의 타측에 형성된 홀을 관통하는 핀부를 포함하며,
상기 센서 베이스부가 회전지지부재에 대하여 회전가능하도록 상기 센서 베이스부의 일측이 상기 회전지지부재의 일측과 연결되고 상기 센서 베이스부의 타측이 상기 회전지지부재의 타측과 연결됨으로써 상기 제1 회전축이 형성되며,
상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 라인 스캔을 수행하는 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
a lidar sensing unit including a beam emitting unit emitting a beam toward a target and a beam incident unit receiving a beam reflected from the target;
a driving unit configured to rotate the lidar sensing unit about a first rotation axis according to the operation of the first motor;
a rotation support member that rotates about a second rotation shaft forming an angle between the first rotation shaft and the first rotation shaft according to the operation of the second motor, and is hingedly connected to the driving unit;
and a housing to which the second motor is fixed and rotates about a third rotational shaft forming an angle between the second rotational shaft and the second rotational shaft according to the operation of the third motor,
The drive unit,
A crank connected to a motor central shaft of the first motor provided in the rotation support member, a rod having one side connected to the crank to convert the rotational motion of the crank into a linear motion, and a sensor base to which the lidar sensing unit is fixed , a pin portion connected to one side and the other side facing each other of the sensor base portion and passing through a hole formed on the other side of the rod,
One side of the sensor base part is connected to one side of the rotation support member so that the sensor base part is rotatable with respect to the rotation support member, and the other side of the sensor base part is connected to the other side of the rotation support member to form the first rotation shaft,
The lidar 3D scanning apparatus, characterized in that the lidar sensing unit rotates along the first rotation axis by a first set angle according to the operation of the first motor and the driving unit to perform a line scan on the target.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 회전지지부재는, 서로 마주 보는 일측 및 타측과, 상기 회전지지부재의 일측 및 타측을 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 구동부는 상기 회전지지부재의 일측 및 타측 사이에 구비되고,
상기 하우징은, 상기 제3 모터의 모터 중심축과 연결된 하우징 기저부와, 상기 하우징 기저부에서 돌출된 고정용 부재를 포함하며,
상기 제2 모터는 상기 고정용 부재에 고정되고, 상기 제2 모터의 모터 중심축은 상기 고정용 부재에 형성된 홀을 관통하여 상기 회전지지부재의 연결부와 연결되는 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
According to claim 1,
The rotation support member includes one side and the other facing each other, and a connecting portion connecting one side and the other side of the rotation support member,
The driving unit is provided between one side and the other side of the rotation support member,
The housing includes a housing base connected to the motor central shaft of the third motor, and a fixing member protruding from the housing base,
The second motor is fixed to the fixing member, and the central axis of the motor of the second motor passes through a hole formed in the fixing member and is connected to the connection part of the rotation support member. .
 제1항에 있어서,
상기 제1 모터의 모터 중심축과 상기 제1 회전축은 서로 이격되어 평행하고,
상기 제2 모터의 모터 중심축과 상기 제2 회전축은 서로 동일하며,
상기 제3 모터의 모터 중심축과 상기 제3 회전축은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
According to claim 1,
The motor central axis and the first rotation axis of the first motor are spaced apart from each other and parallel to each other,
The motor central axis and the second rotation axis of the second motor are the same as each other,
LiDAR three-dimensional scanning apparatus, characterized in that the motor central axis and the third rotation axis of the third motor are identical to each other.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 타겟에 대한 라인 스캔이 완료된 후, 상기 회전지지부재가 상기 제2 회전축을 따라 제2 설정각도만큼 회전하면,
상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 다음번 라인 스캔을 수행하는 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
According to claim 1,
After the line scan of the target is completed, when the rotation support member rotates along the second rotation axis by a second set angle,
LiDAR three-dimensional scanning apparatus, characterized in that the lidar sensing unit rotates by the first set angle along the first rotation axis according to the operation of the first motor and the driving unit to perform a next line scan of the target .
 제6항에 있어서,
첫번째 라인 스캔부터 마지막 라인 스캔이 완료되면, 상기 하우징은 상기 제3 모터의 동작에 따라 상기 제3 회전축을 따라 제3 설정각도만큼 회전한 후,
상기 제1 모터 및 상기 구동부의 동작에 따라 상기 라이다 센싱부가 상기 제1 회전축을 따라 제1 설정각도만큼 회전하여 상기 타겟에 대한 첫번째 라인 스캔을 수행하는 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
7. The method of claim 6,
When the first line scan to the last line scan is completed, the housing rotates by a third set angle along the third rotation axis according to the operation of the third motor,
The lidar 3D scanning device, characterized in that the lidar sensing unit rotates by a first set angle along the first rotation axis according to the operation of the first motor and the driving unit to perform a first line scan of the target.
 제7항에 있어서,
상기 제1 설정각도와 상기 제3 설정각도는 동일한 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.
8. The method of claim 7,
The three-dimensional lidar scanning device, characterized in that the first set angle and the third set angle is the same.
 제1항에 있어서,
스캐닝 가능 전체 영역 중 일부 영역을 스캐닝하기 위하여 상기 제2 모터 및 상기 제3 모터 중 적어도 하나의 동작에 따라 상기 회전지지부재 및 상기 하우징 중 적어도 하나는 전체 회전 가능 각도 중 상기 일부 영역에 해당되는 각도만큼 회전하는 것을 특징으로 하는 라이다 3차원 스캐닝 장치.According to claim 1,
In order to scan a partial area of the entire scannable area, at least one of the rotation support member and the housing is an angle corresponding to the partial area of the total rotatable angle according to the operation of at least one of the second motor and the third motor LiDAR three-dimensional scanning device, characterized in that it rotates as much.
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