KR102504547B1 - 자동세차 장치용 차량의 3차원 형상 데이터 획득 방법 및 이를 위한 자동차 3차원 형상 데이터 획득 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동세차 장치에 진입한 자동차의 전면 및 후면의 경사진 부분까지 정밀한 형상의 획득이 가능하면서 자동차 형상 데이터를 획득하는데 필요한 설치 비용을 줄일 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 측면방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다를 사용하여, 적어도 상기 자동차 차체 상면의 중심부를 포함하는 위치와 자동차 차체 측면 사이를 스캔하여 자동차 차체의 형상 데이터를 얻는 단계와, 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되는 거리 센서를 사용하여, 차체의 폭을 측정하는 단계와, 상기 측정된 차체의 폭의 중간 거리를 이용하여 상기 제1의 2D 라이다의 데이터를 미러링함으로써, 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제1의 2D 라이다는 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 설치되고, 상기 자동차 차체와의 상대 움직임에 따라, 상기 자동차 차체의 길이 방향에 대해 광 송출 각도가 변경되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동세차 장치용 차량의 3차원 형상 데이터 획득 방법 및 이를 위한 자동차 3차원 형상 데이터 획득 시스템 {3D SHAPE DATA ACQUISITION METHOD FOR AUTOMATIC CAR WASHING MACHINE AND VEHICLE SHAPE DATA ACQUISITION SYSTEM}

본 발명은 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법과 이 방법에 사용되는 자동차 형상 데이터 획득 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 자동세차 장치에 진입하는 자동차의 전면 및 후면의 경사진 부분까지 정밀한 3차원 형상 데이터를 저비용으로 획득할 수 있는 방법과 이 방법에 사용되는 장치에 관한 것이다.

종래 자동세차 장치에는 빔 센서, 초음파 센서 같은 일차원적인 단순한 센싱 장치를 사용하여, 세차 장치에 진입된 차량의 길이, 폭, 위치 등을 대략적으로 인식한 후, 물이나, 세정액을 분사한 후 브러쉬 등으로 오염물을 제거하고, 송풍장치와 같은 건조수단을 사용하여 차량의 표면에 묻어있는 물기를 제거한다.

이러한 종래의 자동세차 장치에서 빔 센서나 초음파 센서와 같은 단순한 센싱장치를 통해 획득된 데이터 처리로 부터 얻어진 자동차 형상 또는 위치에 대한 정확도는 신뢰하기에 낮은 수준이기 때문에, 자동세차를 위해 가동되는 세척모듈이나 건조모듈과 자동차 간의 간섭 또는 충돌에 의해 자동차가 파손되는 것을 막기 위하여, 세척모듈이나 건조모듈을 자동차로부터 비교적 안전한 이격 거리를 두고 장치들이 가동되도록 운용되어 왔다.

이러한 이유로, 일반적인 자동세차 장치에는 물이나 세정액을 고압으로 분사하여 세정력을 높이고 있으나 세정력이 충분하지 않아 브러쉬와 같이 물리적으로 자동차 표면을 닦는 수단을 통해 세차를 수행하는데 이때 브러쉬와 차량의 외형간의 이격거리가 일정거리 수준보다 멀어지는 경우 미세척 구간이 존재하고 너무 가까이 밀착되는 경우에는 차량에 부착된 부착물의 파손이 발생하는 경우가 발생한다. 또한, 송풍을 통한 물을 제거하는 작업도 상당한 거리를 두고 이루어지기 때문에 자동차에 부착된 물기가 충분히 제거되지 않는 등의 문제가 있었다.

또한, 자동세차기에서는 차량의 윤곽과 브러쉬나 건조장치가 최대한 밀착되어야 하지만 세차할 차량의 윤곽에 대한 정확한 데이터를 확보할 수 없기 때문에, 세차 차량과 자동세차기가 일정한 위치에 일직선으로 정렬되어야만 하고, 이를 유도하기 위한 인력이 필수적으로 요구되어 자동세차기의 유지 관리 비용을 증가하시키는 원인이 되고 있다.

한편, 초음파 센서나 빔 센서 대신에 2D 라이다(Lidar)를 다수 개 사용할 경우, 세차하는 차량의 형상 데이터를 정밀하게 얻을 수 있어, 차량을 자동세차기에 맞추어 정렬시키지 않더라도, 브러쉬나 건조수단을 차량의 윤곽에 밀접하게 작동하더라도 도장의 손상 등을 최소화할 수 있어 바람직하나, 다수 개의 고가의 2D 라이다를 장착하여야 하므로 자동세차기의 설치 비용은 현저하게 높아져 경제성이 떨어진다.

스팀을 이용한 세차 방법은 차량에 부착된 오염물을 제거하는데 효율적이고 소량의 물만 사용할 수 있어 환경 친화적인 방법이지만 스팀 건과 차체와의 간격을 매우 정밀하게 유지할 수 있어야만 가능한 방법이기 때문에 기존의 자동세차기에 이와 같은 방법을 적용하기 어려워 인력에 의한 수작업으로만 진행되고 있다.

공개특허공보 제2011-0107629호

본 발명의 목적은, 자동세차 장치의 밀착 세정에 필요한 차량의 3차원 정밀 형상 데이터를 획득할 수 있을 뿐 아니라 자동차 형상 데이터를 획득하는데 필요한 설치 비용을 줄일 수 있는 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법과 이 방법에 사용되는 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 측면은, 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 측면방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다를 사용하여, 적어도 상기 자동차 차체 상면의 중심부를 포함하는 위치와 자동차 차체 측면 사이를 스캔하여 자동차 차체의 형상 데이터를 얻는 단계와, 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되는 거리 센서를 사용하여, 차체의 폭을 측정하는 단계와, 상기 측정된 차체의 폭의 중간 거리를 이용하여 상기 제1의 2D 라이다의 데이터를 미러링함으로써, 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제1의 2D 라이다는 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 설치되고, 상기 자동차 차체와의 상대 움직임에 따라, 상기 자동차 차체의 길이 방향에 대해 광 송출 각도가 변경되는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법을 제공한다.

상기 거리 센서는 바람직하게 빔 센서 또는 1D 라이다일 수 있다.

이 방법에 의하면, 자동차의 길이 방향에 평행한 중심선을 기준으로 일측에 치우치도록 제1의 2D 라이다를 배치하고, 자동차의 측면에 거리센서를 배치하여, 자동차 차체의 형상이 좌우 대칭이라는 점을 통해 미러링을 통해 자동차 전체 형상을 얻는 방식을 사용하고, 특히 제1의 2D 라이다는 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 설치되어 상기 자동차 차체와의 상대 움직임에 따라 상기 자동차 차체의 길이 방향에 대해 광 송출 각도가 변경되어 스캔이 이루어지기 때문에, 진입하는 자동차의 라디에이터 그릴과 같은 전면부와 자동차 후면의 트렁크 리드 이하의 부분까지 매우 정밀한 3차원 형상 정보를 저비용으로 획득할 수 있다. 예를 들어 자동차 전면에 구비된 엠블렘과 같이 자동세차를 함에 있어서 장애물이 될 수 있는 작은 구조물의 형상에 대해서도 정밀한 형상 데이터를 얻을 수 있게 된다. 즉 본 발명은 1채널 2D 라이다를 1개만을 사용하고도 자동차의 전면부와 후면부에 대한 정밀한 3차원 영상 데이터를 획득할 수 있으므로, 비용적으로 매우 효율적이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 2 측면은, 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 측면방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다를 사용하여, 적어도 상기 자동차 차체 상면의 중심부를 포함하는 위치와 자동차 차체 측면 사이를 스캔하여 자동차 차체의 형상 데이터를 얻는 단계와, 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되는 제2의 2D 라이다를 사용하여, 적어도 지면 또는 지면에서 소정 위치와 상기 자동차 차체의 측 단부 사이를 스캔하여 자동차 차체의 측면 형상 데이터를 얻는 단계와, 상기 제1의 2D 라이다의 데이터와 제2의 2D 라이다의 데이터를 자동차 차체의 전체 형상 데이터를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제1의 2D 라이다는 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 설치되고, 상기 자동차 차체와의 상대 움직임에 따라, 상기 자동차 차체의 길이 방향에 대해 광 송출 각도가 변경되는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법을 제공하는 것이다.

이 방법에 의하면, 자동차의 길이 방향에 평행한 중심선을 기준으로 일측에 치우치도록 제1의 2D 라이다를 배치하고, 자동차의 측면에 제2의 2D 라이다를 배치하여 각각 형상 데이터를 얻은 후, 자동차 차체의 형상이 좌우 대칭이라는 점을 통해 미러링을 통해 전체 차량의 형상 데이터를 얻을 수 있기 때문에, 2D 라이다를 2개만 사용하여 차량의 측면부에 대한 정확한 외형 데이터를 포함한 자동차의 정밀한 형상 정보를 저비용으로 획득할 수 있다.

상기 제 2 측면에 있어서, 상기 제2의 2D 라이다는 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고, 상기 자동차 차체의 도어 이상의 높이에 위치할 수 있다. 이를 통해, 제1의 2D 라이다는 자동차 상면과 상면과 측면의 경계부분의 형상에 대해 보다 정밀한 데이터를 획득할 수 있게 된다.

상기 제 1 측면 또는 제 2 측면에 있어서, 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다의 자동차 차체 길이 방향으로의 스캔은, 자동차가 제1의 2D 라이다 및 제2의 2D 라이다를 향해 이동하거나, 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다를 거치하는 거치대가 정지한 자동차를 향해 이동하거나, 자동차와 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다를 거치하는 거치대가 서로를 향해 이동하는 것을 통해 이루어질 수 있다.

상기 제 1 측면 또는 제 2 측면에 있어서, 상기 제1의 2D 라이다는 스캔 초기에는 다가오는 자동차를 향하도록 지면에 대해 소정 각도 경사지는 제1송출 각도로 송출되고, 상기 스캔 중에 상기 자동차와의 거리가 소정 이하인 상태가 소정 시간 동안 유지된 경우에는, 멀어지는 자동차를 향하도록 지면에 대해 소정 각도 경사지는 제2송출 각도로 송출되도록 할 수 있다.

이와 같은 스캔이 이루어질 경우, 스캔 초기에는 제1의 2D 라이다가 진입하는 자동차의 라디에이터 그릴과 번호판을 포함하는 전면부에 대해 정밀한 3차원 형상 데이터를 획득할 수 있고, 스캔 후기에는 제1의 2D 라이다로부터 멀어지는 자동차의 트렁크 리드와 번호판을 포함하는 후면부에 대해 정밀한 3차원 형상 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 상기 스캔에는 제1의 2D 라이다는 제1송출 각도와 제2송출 각도의 2개로 구분되어 있으나, 필요에 따라 3개 이상으로 구분하거나 연속적으로 변경되도록 할 수도 있으며, 반드시 지면에 대해 소정 각도로 경사지게 하지 않고, 중간에 수직한 형태로 송출이 이루어지도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 있어서, 상기 제1의 2D 라이다의 스캔에 의해, 상기 자동차 차체로부터 반사되어 수광된 광 중에 소정 강도 이하의 광은 필터를 통해 제거하도록 할 수 있다.

이를 통해, 세차 장치로부터 또는 자동차 차체로부터 비산하는 물방울에 의해 라이다에서 방출된 레이저 광이 산란되어 발생하는 형상 정보에 대한 노이즈를 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 제 3 측면은 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다와, 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되어 차체의 폭을 측정하는 거리 센서와, 제1의 2D 라이다와 거리 센서에서 생성한 데이터를 처리하여, 상기 측정된 차체의 폭의 중간 거리를 이용하여 상기 제1의 2D 라이다의 데이터를 미러링함으로써, 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 처리를 하는 데이터 처리 장치와, 상기 제1의 2D 라이다를 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 하는 구동수단을 포함하는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 4 측면은 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다와, 자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되어 차체의 폭을 측정하는 제2의 2D 라이다와, 제1의 2D 라이다에서 생성한 데이터와 제2의 2D 라이다에서 생성한 데이터를 융합하여 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 처리를 하는 데이터 처리 장치와, 상기 제1의 2D 라이다를 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 하는 구동수단을 포함하는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 자동세차 장치에 필요한 자동차의 전면과 후면 급경사면을 포함하는 전체 외형 형상 데이터를 저비용으로 정확하게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 얻어진 자동차 형상 데이터를 자동 세차기에 적용하게 될 경우, 자동차 형상 정보(위치 정보 포함)의 정밀도가 매우 높기 때문에, 이러한 차량의 정밀 데이터는 자동세차 장치를 가동할 때, 세척용 브러쉬이나 건조용 송풍장치를 최대한 자동차 표면에 근접하여 작동할 수 있도록 하여, 세차 품질을 현저하게 향상시킬 수 있게 한다. 특히, 스팀 세차와 같은 차량 표면에 보다 밀착된 세차가 필요한 세차기도 자동화할 수 있게 되고 물사용량의 최소화를 통한 환경오염 감소, 스팀 스프레이의 분출 압력도 불필요하게 높게 할 필요가 없어, 에너지 절감, 세차기 설치 면적 및 공간의 최소화를 통한 입지 제한 등의 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 형상 데이터 획득 방법에 사용된 자동차 형상 데이터 획득 장치를 구성하는 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다와, 차폭 측정용 센서를 자동세차 장치에 설치한 상태의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 형상 데이터 획득 방법에 사용된 자동차 형상 데이터 획득 장치를 구성하는 제1의 2D 라이다가 회동 가능하게 설치되어 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 제1의 2D 라이다로 1채널 라이다를 사용하였을 때, 레이저 광의 방출 상태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 회동 수단을 사용하여 제1의 2D 라이다를 자동차와의 상대 위치에 따라 광 송출 각도를 변경하였을 때, 레이저 광의 방출 상태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 도 1에 설치된 제1의 2D 라이다와 차폭 측정센서를 통해 얻은 차폭 정보를 이용하여 제1의 2D 라이다의 점군 데이터를 미러링하여 자동차 전체 데이터를 생성한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 도 1에 설치된 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다를 통해 획득한 점군 데이터와, 이를 융합하여 자동차 전체 데이터를 생성한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 자동차에 부착되거나 비산되는 물 방울에 의해 나타나는 데이터 형상에서의 오류를 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 형상 데이터 획득 방법에 사용된 자동차 형상 데이터 획득 장치를 구성하는 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다와, 차폭 측정용 센서를 자동세차 장치에 설치한 상태의 이미지이다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 자동세차 장치에 자동차가 진입할 때, 자동차의 상면(일측의 측면 포함)을 스캔하여 형상 데이터를 획득할 수 있도록 제1의 2D 라이다(도 1의 좌측에 원으로 표시한 것)가 자동세차 장치의 입구측 상부 프레임으로부터 하방으로 돌출되도록 부착된 브라켓 상에 부착되어 있다.

또한, 자동차의 측면(일부 상면 포함)을 스캔하여 형상 데이터를 획득할 수 있도록 제2의 2D 라이다(도 1의 우측에 원으로 표시한 것)가 자동세차 장치의 입구측 측부 프레임에 부착된 브라켓에 의해 부착되어 있다.

또한, 자동차의 타이어와의 거리를 측정하여 차폭을 정확하게 측정하는 차폭 측정 센서가 세차기의 양 측부에 설치되어 있다.

또한, 도시되어 있지 않지만, 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다로부터 획득한 정보를 유선 또는 무선으로 전달받아 최종적으로 이미지의 융합 처리를 하기 위한 프로세서(계산기)가 상기 자동세차 장치의 내부(또는 외부)에 구비되어 있다.

상기 2D 라이다(LIDAR - Light Detection And Ranging)는 목표물(본 발명의 실시예에서는 자동세차 장치에 진입하는 자동차)을 향해 펄스 레이저광을 소정 각도로 스캔하는 형태로 방출한 후 목표물에 반사되어 돌아오는 빛 에너지를 광 수신소자(Photo Detector)를 사용하여 포착하고 이를 전기적 신호로 변환함으로써, 목표물까지의 거리나 목표물의 이동속도 등을 산출하며, 목표물까지의 거리에 대한 점군 데이터를 통해 3차원 형상 정보(2D이지만 자동차와의 상대 이동에 의해 3차원 이미지가 획득됨)에 대한 데이터를 산출할 수 있는 장치이다.

또한, 본 발명의 실시예 1에서 상기 제1의 2D 라이다는 자동차의 길이방향을 기준으로 가상의 중심선을 그을 때, 중심선으로부터 일측에 치우치도록 비대칭으로 배치된다. 도 1에 나타난 것과 같이, 제1의 2D 라이다는 좌측 상부에 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 실시예 1에서 상기 제2의 2D 라이다는 자동차의 측부를 스캔할 수 있는 위치에 배치된다. 제2의 2D 라이다의 위치는 자동차 측부에서 볼 때, 자동차 도어 영역 내에 배치되는 것이 가장 바람직하나, 자동차 측면을 스캔함에 있어서 문제가 없다면, 자동차 높이보다 높은 위치에 배치되어도 무방하다. 특히, 자동차의 경우 세단이나 SUV와 같이 종류에 따라 높이가 크게 달라지므로, 이와 같이 다양한 자동차의 높이에 관계 없이 자동차 측면을 스캔할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 자동차 종류에 따라 제2의 2D 라이다의 높이가 조절되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 자동차 측부의 형상 정보를 보다 정밀하게 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예 1에서 상기 차폭 측정센서에는 1D 라이다 센서 또는 빔 센서를 사용한다. 1D 라이다 센서의 경우 스캔 기능이 없어 영상정보를 제공하지 않고 단순히 목표물과의 거리를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 라이다로 2D 라이다에 비해 가격이 현저하게 저렴하다. 1D 라이다 센서는 예를 들어 진입하는 자동차의 휠까지의 거리를 정확하게 측정함으로써, 차폭에 관한 정보를 정확하게 도출할 수 있게 한다.

또한, 도 1에 도시되지는 않았으나, 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다가 부착된 브라켓 주위에는 세차 장치가 작동할 때 제1의 2D 라이다 및 제2의 2D 라이다를 향해 비산된 물 방울이 접촉되지 않도록, 세차 장치의 내측을 향해 강한 에어를 제공하는 에어 블로어가 설치될 수 있다.

도 2는 제1의 2D 라이다로 1채널 라이다를 사용하였을 때, 레이저 광의 방출 상태를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 상부에 1채널 라이다를 배치하여 레이저를 방출하게 될 경우, 레이저가 방출되는 각도(도 2에서는 지면을 향해 수직으로 방출)로 인해, 자동차 전면의 번호판 영역이나, 후면의 뒷범퍼 영역의 형상이 정확하게 추출되지 않는다. 또한, 도 2와 달리 1채널의 제1의 2D 라이다의 광 방출 각도를 지면에 수직하지 않고 소정 각도를 가지고 방출시키더라도, 전면의 번호판 부위는 정밀한 3차원 형상 정보가 추출되나 후면이 정밀하게 추출되지 않거나, 반대로 후면은 정밀하게 추출되나 후면이 정밀하게 추출되지 않게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상술한 문제점을 해소하기 위하여, 도 3에 도시된 것과 같이, 회동 수단을 사용하여 제1의 2D 라이다를 회동 가능하게 설치한 후, 자동차와의 상대 위치에 따라 광 송출 각도를 변경한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 회동 수단을 이용하여, 도 4에 도시된 것과 같이, 자동세차 장치가 이동하거나, 자동차가 이동하여 제1의 2D 라이다와 자동차 간의 상대 거리 및 위치가 변경할 때(도 4에서는 자동차는 정지해 있고 자동세차 장치가 이동하는 것으로 상정함), 제1의 2D 라이다로 스캔을 시작하는 지점에서는 제1의 2D 라이다의 광 송출 각도(제 1 송출 각도)가 자동차의 전면을 향하도록 소정 각도로 경사지게 송출된다. 이어서, 자동세차 장치가 이동하여 제1의 2D 라이다가 자동차 상면과의 거리가 점점 줄어들고 자동차 루프 영역에 이르게 되면, 제1의 2D 라이다가 감지하는 자동차와의 거리의 평균값이 현저하게 줄어든다. 이 시점에 상기 모터를 작동하여 상기 광 송출 각도를 제1송출 각도에 대칭되는 송출 각도(제2송출 각도)로 변경한 후, 제1의 2D 라이다에 의한 스캔이 종료될 때까지 유지한다.

이와 같이, 제1의 2D 라이다의 자동차 길이 방향에 대한 송출 각도의 변경을 통해, 자동차 전면부(그릴 등) 및 후면부(트렁크 리드 및 후면 번호판 등)에 대한 정밀한 3차원 형상 정보를 1채널 2D 라이다 1개만으로 획득할 수 있어, 설비 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

이상과 같은 제1의 2D 라이다, 차폭 측정 센서, 제2의 2D 라이다 및 컴퓨터를 사용하여, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법은 다음과 같은 3가지 방법으로 이루어질 수 있다.

<제1의 2D 라이다와 차폭 측정 센서만을 이용하는 경우>

먼저, 도 1의 자동세차 장치 내부로 자동차가 진입할 때, 상기 제1의 2D 라이다가 자동차의 상면과 일측의 측면을 스캔하여 거리에 대한 점군 데이터를 획득하여 이를 통해 3차원 형상 정보를 획득하게 된다(도 5 참조).

이때, 제1의 2D 라이다의 스캔은 자동차 상면의 일측단에서 타측단까지를 왕복하는 형태로 이루어지며, 이때 자동차가 세차 장치로 진입하기 때문에, 자동차 길이 방향으로의 스캔이 이루어지게 된다. 이에 따라, 자동차 상면의 일측단에서 타측단 사이의 범위를 지그재그 형태로 하는 스캔이 이루어지게 된다. 또한, 제1의 2D 라이다의 스캔 시 광 방출 각도는 차량과의 상대 위치에 따라 변동된다.

그리고 상기 자동세차 장치의 양측면에 장착되어 있는 차폭 측정 센서는 세차 차량의 차폭과 차량의 정렬각 데이터를 얻을 있도록 배열되어 있어, 진입하는 세차 차량의 예를 들어 타이어를 기준으로 차폭 데이터를 측정한다.

상기 컴퓨터는 얻어진 정확한 차폭 데이터를 기준으로, 상기 제1의 2D 라이다로부터 획득한 3차원 형상 정보의 폭에 대한 정보를 보정하고, 차폭에 대한 중심선을 기준으로 미러링함으로써 전체 차량의 형상 데이터를 얻는다(도 5 참조).

본 방법에 의하면, 회동하는 1채널 2D 라이다에서 방출되는 광의 각도를 자동차 길이방향(자동차의 이동방향 또는 세차기의 이동방향)에 대해 각도가 변경되기 때문에 자동차 전면의 번호판이나 그릴 형상은 물론 자동차 후면에 대한 정밀한 형상 정보를 획득할 수 있다.

즉, 자동차 차체의 측면 하부를 제외한 대부분의 자동차 형상에 대해 정밀한 정보를 획득할 수 있게 된다. 한편, 자동차 차체의 세차에는 자동차 하부까지 정밀하게 요구되지 않는 경우가 대부분이므로, 본 방법에 의해 획득한 자동차 차체 형상 데이터를 사용하더라도 자동세차의 효율을 크게 높일 수 있을 뿐 아니라, 스팀세차의 자동화도 가능하게 할 수 있다.

<제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다를 이용하는 경우>

도 1의 자동세차 장치 내부로 자동차가 진입할 때, 상기 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다는 각각 자동차의 상면(일부 측면 포함)과 자동차의 측면(일부 상면 포함)을 스캔하여 거리에 대한 점군 데이터를 획득하여 이를 통해 3차원 형상 정보를 획득하게 된다. 이와 동시에 제2의 2D 라이다의 스캔은 자동차 측면에서 상단에서 하단까지를 왕복하는 형태로 이루어지며, 제1의 2D 라이다와 마찬가지로 자동차가 세차 장치로 진입하는 동작을 하기 때문에, 자동차 길이 방향으로의 스캔이 동시에 이루어지게 된다. 이에 따라, 자동차 길이방향을 따라 하단과 상단을 지그재그 형태로 하는 스캔이 이루어지게 된다.

도 6은 도 1과 같이 배치된 제1의 2D 라이다 및 제2의 2D 라이다의 스캔을 통해 얻은 점군 데이터를 통해 얻은 형상 정보와, 이를 융합하여 도출한 형상 정보를 나타낸 것이다.

도 6의 좌상측의 형상은 제1의 2D 라이다로부터 얻은 자동차의 형상 정보를 나타낸 것이고, 도 6의 우상측의 형상은 제2의 2D 라이다로부터 얻은 자동차의 형상 정보를 나타낸 것이다.

도 6의 아래에 나타낸 형상은, 자동차의 형상이 좌우 대칭이라는 점을 반영하여, 제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다에서 획득한 형상 정보 중에서 정밀한 영역을 추출한 후 이를 융합하여 전체적인 자동차 형상을 도출한 것이다. 이러한 과정을 통해, 2개의 라이다만을 사용하여 자동세차에 필요한 자동차 형상 정보를 비교적 정밀하게 얻을 수 있게 된다.

<제1의 2D 라이다, 제2의 2D 라이다 및 차폭 측정 센서를 이용하는 경우>

제1의 2D 라이다와 제2의 2D 라이다의 융합을 통해서도 정밀한 자동차 형상 정보를 획득할 수 있으나, 차폭에 대한 정밀도에는 오차가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 차폭 측정 센서로부터 획득한 차폭 정보를 사용하여 차폭에 대한 보정을 수행한 후 융합하게 되면, 차폭에 대한 정확도를 보다 향상시킨 자동차 형상 정보를 얻을 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 측면방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다를 사용하여, 적어도 상기 자동차 차체 상면의 중심부를 포함하는 위치와 자동차 차체 측면 사이를 스캔하여 자동차 차체의 형상 데이터를 얻는 단계와,
   자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되는 거리 센서를 사용하여, 차체의 폭을 측정하는 단계와,
   상기 측정된 차체의 폭의 중간 거리를 이용하여 상기 제1의 2D 라이다의 데이터를 미러링함으로써, 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 단계를 포함하고,
   상기 제1의 2D 라이다는 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 설치되고, 상기 자동차 차체와의 상대 움직임에 따라, 상기 자동차 차체의 길이 방향에 대해 광 송출 각도가 변경되는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1의 2D 라이다는 스캔 초기에는 다가오는 자동차를 향하도록 지면에 대해 소정 각도 경사지는 제1송출 각도로 송출되고, 상기 스캔 중에 상기 자동차와의 거리가 소정 이하인 상태가 소정 시간 동안 유지된 경우에는, 멀어지는 자동차를 향하도록 지면에 대해 소정 각도 경사지는 제2송출 각도로 송출되는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 거리 센서는 빔 센서 또는 1D 라이다인, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1의 2D 라이다의 스캔에 의해, 상기 자동차 차체로부터 반사되어 수광된 광 중에 소정 강도 이하의 광은 필터를 통해 제거하는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 방법.
8. 자동차 차체의 상면으로부터 소정 거리 떨어지고 상기 자동차 차체의 길이방향을 따르는 중심선으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 제1의 2D 라이다와,
   자동차 차체의 일 측면으로부터 소정 거리 떨어지고 지면으로부터 소정 높이에 배치되어 차체의 폭을 측정하는 거리 센서와,
   제1의 2D 라이다와 거리 센서에서 생성한 데이터를 처리하여, 상기 측정된 차체의 폭의 중간 거리를 이용하여 상기 제1의 2D 라이다의 데이터를 미러링함으로써, 자동차 차체 전체 형상 데이터를 얻는 처리를 하는 데이터 처리 장치와,
   상기 제1의 2D 라이다를 상기 자동차 차체의 길이방향을 따라 회동 가능하게 하는 구동수단을 포함하는, 자동세차 장치용 자동차 형상 데이터 획득 장치.
9. 삭제

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