KR102577079B1 - 3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror - Google Patents
3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror Download PDFInfo
- Publication number
- KR102577079B1 KR102577079B1 KR1020210022309A KR20210022309A KR102577079B1 KR 102577079 B1 KR102577079 B1 KR 102577079B1 KR 1020210022309 A KR1020210022309 A KR 1020210022309A KR 20210022309 A KR20210022309 A KR 20210022309A KR 102577079 B1 KR102577079 B1 KR 102577079B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reflector
- unit
- laser light
- mirror
- scanning device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
- G02B17/04—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using prisms only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
- G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 3차원 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 광원으로부터 전달된 레이저광의 경로를 변경하여 반사하는 하부 반사경부와, 상기 하부반사경부를 회전시키는 하부 본체부와, 상기 하부반사경부로부터 전달된 레이저광을 반사하는 상부 반사경부와, 상기 상부 반사경부를 회전시키는 상부 본체부를 포함하며, 상기 하부 반사경부는 서로 이격하여 배치된 한 쌍의 하부 미러를 포함하고, 상기 한 쌍의 하부 미러 각각은 상기 하부 반사경부의 회전축으로부터 서로 다른 이격 거리에 배치되어, 상기 레이저광의 조사와 상기 하부 반사경부의 회전시에 상기 하부 반사경부와 상기 상부 반사경 사이에 원추형 선회광선 경로를 형성하며, 상기 상부 본체부는, 상기 상부 반사경을 회전시키고 상기 하부 구동부의 상측에 적층되어 배치되는 상부 구동부를 포함하고, 상기 상부 구동부는 중공 모터로 형성되어, 복수의 레이저나 복수의 모터를 설치하는 등 복잡한 구조가 필요없이, 상하로 배치된 반사경을 통해 이중선회방식으로 원추형 선회광선을 형성할 수 있으므로, 360°회전하면서 상하 방향의 영역을 용이하게 스캐닝할 수 있고, 상부의 반사경을 구동시키기 위한 연결전선에 의해 스캐닝 광선의 가림부분이 발생하는 것을 방지할 수 있는 3차원 스캔가능한 라이다 스캐닝 장치를 제공할 수 있다. The present invention relates to a three-dimensional scanning device, which includes a lower reflector unit that changes the path of laser light transmitted from a light source and reflects it, a lower body unit that rotates the lower reflector unit, and a device that reflects the laser light transmitted from the lower reflector unit. It includes an upper reflector unit that rotates the upper reflector unit, and an upper body unit that rotates the upper reflector unit, wherein the lower reflector unit includes a pair of lower mirrors arranged to be spaced apart from each other, and each of the pair of lower mirrors is separated from the rotation axis of the lower reflector unit. They are disposed at different separation distances to form a conical rotating light path between the lower reflector and the upper reflector during irradiation of the laser light and rotation of the lower reflector, and the upper body rotates the upper reflector and It includes an upper driving part that is stacked and disposed on the upper side of the lower driving part, and the upper driving part is formed of a hollow motor, so that there is no need for a complicated structure such as installing multiple lasers or multiple motors. Since a cone-shaped rotating beam can be formed using a rotating method, it is possible to easily scan an area in the vertical direction while rotating 360°, and the connecting wire for driving the upper reflector prevents the scanning beam from being blocked. A LiDAR scanning device capable of 3D scanning can be provided.
Description
본 발명은 3차원 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 마주보도록 배치된 2개의 회전 반사경을 이용하여 상하 방향의 영역을 용이하게 스캐닝할 수 있는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional scanning device, and more specifically, to a coaxial mirror double rotation type three-dimensional scanning device that can easily scan an area in the vertical direction using two rotating reflectors arranged to face each other. will be.
일반적으로, 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR)는 레이저를 발사하여 특정 대상물체에 도달하고 레이저가 반사 또는 산란되어 돌아오는 시간을 계산하여 거리를 측정함으로써 특정 물체나 장애물 등의 존재를 감지하기 위한 센서이다. In general, LiDAR (Light Detection And Ranging, LiDAR) detects the presence of a specific object or obstacle by firing a laser to reach a specific target and measuring the distance by calculating the time for the laser to reflect or scatter and return. This is a sensor for
이러한 라이다는 물체 감지와 거리 측정을 하기 위한 수단이 레이저이므로 흔히 레이저 레이더 또는 3차원 스캐너라고 불린다. 레이더와 비교하여 전자기파 대신 파장이 짧은 레이저를 사용하여 측정 정밀도가 높아져 주변 정보를 정확히 파악할 수 있다는 점에서 최근 이슈가 되고 있는 자율주행시스템에 적용되고 있다.These LIDARs are often called laser radars or 3D scanners because the means for detecting objects and measuring distances is lasers. Compared to radar, the use of lasers with short wavelengths instead of electromagnetic waves increases measurement precision and allows accurate identification of surrounding information, making it applicable to autonomous driving systems, which have recently become an issue.
종래의 스캐닝 라이다는 레이저를 고정된 특정 방향으로 방사한 뒤, 360도 회전시켜 정해진 영역에 대한 스캐닝 정보를 얻기 때문에, 측정영역에 한계점을 가지는 문제점이 있었다. Conventional scanning lidar radiates a laser in a fixed, specific direction and then rotates 360 degrees to obtain scanning information for a designated area, so there is a problem with limitations in the measurement area.
이러한 문제를 해경하기 위한 방법으로서, 다수의 수직방향에 대한 정보를 획득하기 위한 여러 개의 레이저를 각각의 특정 방향으로 방사하여 스캐닝 정보를 얻는 방법이 있으나, 이러한 방법의 경우, 넓은 영역의 수직방향 정보를 획득하기 위해는 적어도 4개 내지 64개 이상의 다수의 레이저를 수직방향으로 적층하여 스캐닝 정보를 획득하기 때문에, 다수의 레이저 및 수광부 등의 사용으로 제조 비용이 고가화되고, 구현되는 구조가 복잡해지는 문제가 있다.As a way to solve this problem, there is a method of obtaining scanning information by radiating several lasers in each specific direction to obtain information about multiple vertical directions. However, in this method, vertical direction information of a large area is obtained. In order to obtain scanning information, at least 4 to 64 lasers are stacked vertically to obtain scanning information. Therefore, the use of multiple lasers and light receivers increases the manufacturing cost and makes the implemented structure complicated. There is.
또한, 수직방향에 대한 정보를 획득하기 위한 방법으로서, 광원이나 미러를 360°회전시키는 모터와, 광원이나 미러를 상하방향으로 이동시키는 모터를 설치하여 2개의 모터에 의해 광원이나 미러를 회전시키면서 상하방향으로 이동시켜 수직방향 또는 상하방향에 대한 정보를 획득하는 방법이 제시되고 있다. In addition, as a method to obtain information about the vertical direction, a motor that rotates the light source or mirror 360° and a motor that moves the light source or mirror in the up and down directions are installed, and the light source or mirror is rotated up and down by the two motors. A method has been proposed to obtain information about the vertical or vertical direction by moving in one direction.
그러나, 2개의 모터에 의해 회전시키면서 상하 이동시키는 구조는 장치의 구조가 복잡해지고 제조비용이 고가가 될 뿐만 아니라, 장치 자체를 기계적으로 회전시켜야 하므로 장치의 내구성이 저하되는 문제가 있다. However, the structure of moving up and down while rotating by two motors not only makes the structure of the device complicated and expensive to manufacture, but also has the problem of deteriorating the durability of the device because the device itself must be mechanically rotated.
또한 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장시키는 방안으로 수직방향의 정보를 획득하는 방법도 제시되고 있으나, 라이다 장치의 경우, 레이저의 확산으로 인해 측정 거리가 줄어드는 문제가 있다.In addition, a method of acquiring information in the vertical direction has been proposed as a way to expand the scanning area using a diffusion lens. However, in the case of LiDAR devices, there is a problem in that the measurement distance is reduced due to the diffusion of the laser.
한편, 서로 마주보도록 배치되는 2개의 회전 반사경을 이용하여 3차원 스캐닝을 하는 경우, 상하부의 회전반사경을 회전시키기 위하여 각각 구동부를 설치하여야 하는데, 상하부의 구동부를 구동하기 위해서는 각각의 구동부에 전원을 공급하는 전선이 배치될 수 밖에 없다. On the other hand, when performing 3D scanning using two rotating reflectors arranged to face each other, each driving unit must be installed to rotate the upper and lower rotating reflectors. In order to drive the upper and lower driving units, power must be supplied to each driving unit. There is no choice but to deploy a front line that does this.
이러한 전원공급 전선을 설치하는 경우 상부 구동부에 전원을 공급하기 위한 연결전선이 프레임 또는 보호경통을 가로질러 상하로 설치하여야 하므로, 상기 연결전선에 의해 스캐닝 광선의 가림 부분이 발생하는 문제점이 있었다. When installing such a power supply wire, the connection wire for supplying power to the upper drive unit must be installed up and down across the frame or protective tube, so there was a problem in that the scanning beam was obscured by the connection wire.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 상하에 각각 배치된 반사경을 통해 원추형 선회광선으로 변환시켜 상하 방향의 영역을 용이하게 스캐닝하면서도, 상부의 반사경을 구동시키기 위한 연결전선에 의해 스캐닝 광선의 가림부분이 발생하는 것을 방지할 수 있는 3차원 스캔가능한 라이다 스캐닝 장치를 제공하는 것이다. The present invention aims to solve the problems of the prior art described above. The purpose of the present invention is to easily scan the area in the vertical direction by converting the light beam into a cone-shaped rotating beam through reflectors disposed at the top and bottom, while driving the reflector at the top. The aim is to provide a LiDAR scanning device capable of 3D scanning that can prevent the scanning beam from being obscured by the connecting wire.
본 발명의 다른 목적은 단일광원을 이용하더라도 상하방향의 영역을 용이하게 스캐닝 할 수 있도록 하여, 구조가 간단하고 소형화가 가능한 3차원 스캔 가능한 라이다 스캐닝 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a LiDAR scanning device capable of 3D scanning that has a simple structure and can be miniaturized by enabling easy scanning of an area in the vertical direction even when using a single light source.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치는 광원으로부터 전달된 레이저광의 경로를 변경하여 반사하는 하부 반사경부와, 상기 하부반사경부를 회전시키는 하부 본체부와, 상기 하부반사경부로부터 전달된 레이저광을 반사하는 상부 반사경부와, 상기 상부 반사경부를 회전시키는 상부 본체부를 포함하며, 상기 하부 반사경부는 서로 이격하여 배치된 한 쌍의 하부 미러를 포함하고, 상기 한 쌍의 하부 미러 각각은 상기 하부 반사경부의 회전축으로부터 서로 다른 이격 거리에 배치되어, 상기 레이저광의 조사와 상기 하부 반사경부의 회전시에 상기 하부 반사경부와 상기 상부 반사경 사이에 원추형 선회광선 경로를 형성하며, 상기 상부 본체부는, 상기 상부 반사경을 회전시키고 상기 하부 구동부의 상측에 적층되어 배치되는 상부 구동부를 포함하고, 상기 상부 구동부는 중공 모터로 형성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, the three-dimensional scanning device of the coaxial mirror double rotation method according to the present invention includes a lower reflector portion that changes the path of the laser light transmitted from the light source and reflects it, a lower body portion that rotates the lower reflector portion, and , an upper reflector portion that reflects the laser light transmitted from the lower reflector portion, and an upper body portion that rotates the upper reflector portion, wherein the lower reflector portion includes a pair of lower mirrors arranged to be spaced apart from each other, and Each of the pair of lower mirrors is disposed at different distances from the rotation axis of the lower reflector unit, forming a conical rotating light path between the lower reflector unit and the upper reflector when the laser light is irradiated and the lower reflector unit rotates, The upper main body includes an upper driving part that rotates the upper reflector and is stacked on an upper side of the lower driving part, and the upper driving part is formed of a hollow motor.
여기서, 상기 상부 본체부는 일측이 상기 상부 구동부의 중공에 삽입되고 타측은 상기 상부 반사경부가 부착되는 원통형상의 보호경통을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다. Here, the upper main body further includes a cylindrical protective tube on one side of which is inserted into the hollow of the upper driving unit and on the other side of which the upper reflector is attached.
여기서, 상기 상부 본체부에는 상기 상부 반사경부가 설치되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다. Here, the upper body portion is characterized in that an inclined surface on which the upper reflector portion is installed is formed.
여기서, 상기 한 쌍의 하부 미러는, 상기 하부 반사경부의 회전축에 근접하여 배치되는 제 1 하부 미러와, 상기 하부 반사경부의 외주면에 근접하여 배치되는 제 2 하부 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다. Here, the pair of lower mirrors includes a first lower mirror disposed close to the rotation axis of the lower reflector portion and a second lower mirror disposed close to the outer peripheral surface of the lower reflector portion.
여기서, 상기 제 1 하부 미러와 상기 제 2 하부 미러는 수평면에 대하여 서로 다른 경사각으로 설치되고, 상기 상부 반사경부는 수평면에 대하여 경사져 배치되는 것을 특징으로 한다. Here, the first lower mirror and the second lower mirror are installed at different inclination angles with respect to the horizontal plane, and the upper reflector portion is disposed inclined with respect to the horizontal plane.
여기서, 상기 하부 본체부는, 레이저광을 조사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 조사된 레이저광을 전달하는 광경로부와, 상기 하부 반사경부를 회전시키고 상기 레이저광이 통과하는 중공부가 형성된 하부구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Here, the lower body portion includes a light source portion that irradiates laser light, an optical path portion that transmits the laser light irradiated from the light source portion, and a lower driving portion that rotates the lower reflector portion and is formed with a hollow portion through which the laser light passes. It is characterized by
여기서, 상기 하부 반사경부는 한 쌍의 하부 미러를 대체하여 2개의 반사면을 가지는 펜타프리즘으로 형성되고, 상기 펜타프리즘은 상기 하부 반사경부의 중심축에 대하여 편심으로 배치되어 상기 레이저광의 조사와 상기 하부 반사경부의 회전시에 상기 펜타프리즘과 상기 상부 반사경 사이에 원추형 선회광선 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다. Here, the lower reflector portion is formed of a pentaprism having two reflecting surfaces in place of a pair of lower mirrors, and the pentaprism is eccentrically disposed with respect to the central axis of the lower reflector portion to irradiate the laser light and the lower reflector. A conical rotating light path is formed between the pentaprism and the upper reflector when the unit rotates.
여기서, 상기 상부 반사경부는 상기 상부 반사경을 대체하여 설치되는 직각 프리즘인 것을 특징으로 한다. Here, the upper reflector portion is characterized in that it is a right-angled prism installed to replace the upper reflector.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 종래의 라이다 스캐닝 장치에서와 같이 복수의 레이저나 복수의 모터를 설치하는 등 복잡한 구조가 필요없이, 상하로 배치된 반사경을 통해 이중선회방식으로 원추형 선회광선을 형성할 수 있으므로, 360°회전하면서 상하 방향의 영역을 용이하게 스캐닝할 수 있고, 상부의 반사경을 구동시키기 위한 연결전선에 의해 스캐닝 광선의 가림부분이 발생하는 것을 방지할 수 있는 3차원 스캔가능한 라이다 스캐닝 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention having the above-described configuration, a conical turning beam is generated in a double turning method through reflectors arranged up and down, without the need for a complicated structure such as installing a plurality of lasers or a plurality of motors as in a conventional lidar scanning device. Since it can be formed, it can easily scan the area in the vertical direction while rotating 360°, and can prevent the scanning beam from being blocked by the connection wire for driving the upper reflector. A LIDAR scanning device may be provided.
또한, 본 발명에 의하면, 광학렌즈를 사용하지 않으므로 저렴한 비용으로 경제적으로 구현이 가능할 뿐만 아니라, 전장부품이 회전하지 않고 상하부의 반사경만 회전하는 구조이므로 슬립링 등 고가의 부품을 필요로 하지 않아 경제적으로 간단한 3차원 스캐닝 장치를 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, not only is it possible to implement it economically at a low cost because it does not use an optical lens, but it is also economical because it does not require expensive parts such as slip rings because the electrical components do not rotate and only the upper and lower reflectors rotate. A simple 3D scanning device can be provided.
또한, 본 발명에 의하면, 단일광원을 이용하더라도 상하방향의 영역을 용이하게 스캐닝 할 수 있고, 상하부의 반사경을 고속으로 회전시킬 수 있으므로 초고속 스캐닝이 가능하고 구조가 간단하고 소형화가 가능한 3차원 스캔 가능한 라이다 스캐닝 장치를 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, even if a single light source is used, an area in the vertical direction can be easily scanned, and the upper and lower reflectors can be rotated at high speed, so ultra-high-speed scanning is possible, and a 3D scan with a simple structure and miniaturization is possible. A LIDAR scanning device may be provided.
도 1은 본 발명에 의한 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a, 2b는 본 발명의 하부 반사경부의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3a, 3b는 본 발명의 상부 반사경부의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 원추형 선회광선의 경로를 설명하는 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically showing a coaxial mirror double rotation type 3D scanning device according to the present invention.
2A and 2B are diagrams showing an example of the lower reflector portion of the present invention.
3A and 3B are diagrams showing an example of the upper reflector portion of the present invention.
Figure 4 is a diagram explaining the path of the cone-shaped turning light beam of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다. Hereinafter, a three-dimensional scanning device using a coaxial mirror double rotation method according to the present invention will be described in detail as an example with reference to the attached drawings.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 스캐닝장치(1)는 상부 본체부(10)와, 보호 경통(12)과, 하부 본체부(30)와, 상부 반사경부(20)와, 하부 반사경부(50)를 포함한다. As shown in Figures 1 to 4, the three-dimensional scanning device 1 according to the present invention includes an
상기 상부 본체부(10)는 상기 상부 반사경부(20)를 회전시키도록 구성된다. The
본 실시예에서, 상기 상부 본체부(10)는 상부 구동부(11)와, 보호경통(12)을 포함한다. In this embodiment, the
상부 구동부에 전원을 공급하기 위한 연결전선이 상기 보호경통을 가로질러 상하로 설치하여야 하므로, 상기 연결전선에 의해 스캐닝 광선의 가림 부분이 발생하는데, 본 실시예에 의한 스캐닝 장치는 상술한 연결전선을 형성하지 않는 구조로 구성되어 있다. Since the connection wire for supplying power to the upper drive unit must be installed up and down across the protective tube, the scanning beam is blocked by the connection wire. The scanning device according to this embodiment uses the connection wire described above. It is composed of an unformed structure.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 상부 구동부(11)는 하부 구동부(32)의 상측에 적층되어 배치된다. 상기 상부 구동부(11)는 상기 하부 구동부(32)와 마찬가지로, 중공축을 가지는 중공모터로 형성된다. As shown in FIG. 1, the
상기 상부 본체부는 원통형상의 보호경통(12)을 구비한다. The upper main body is provided with a cylindrical protective barrel (12).
상기 보호경통(12)은 내측면과 외측면이 모두 비반사 코팅으로 이루어지며 적외선 투과율과 기계적 강도가 높은 소재로 형성되어 반사경의 고속회전에 의한 발열과 온도상승을 견딜 수 있는 것이 바람직하다. The
또한, 상기 보호경통(12)은 구면형 경통 또는 실린더형 경통으로 형성되고, 내부를 진공으로 유지하거나 불활성 기체(예를 들면, 질소) 등으로 충전되어 온도상승과 반사경표면의 시효산화를 방지하는 것이 바람직하다. In addition, the
상기 보호경통(12)은 하부측은 상기 상부 구동부(11)의 중공축에 삽입되어 상기 상부 구동부(11)와의 사이에 베어링을 매개로 하여 연결되어 상기 상부 구동부에 의해 회전된다. 또한, 상기 보호경통(12)의 상부면에는 경사면(13)이 형성되고, 상기 경사면의 내측면에는 상기 상부 반사경부(20)가 부착된다. The lower part of the
상술한 구성에 의해, 각각 중공 모터로 구성된 상기 하부 구동부와 상기 상부 구동부를 각각 회전구동시킴으로써, 상기 하부 반사경부와 상기 상부 반사경부를 각각 회전시킬 수 있고 동시에 상술한 바와 같은 연결전선을 생략할 수 있다. By the above-described configuration, the lower driving part and the upper driving part, each composed of a hollow motor, are rotated and driven, respectively, so that the lower reflector part and the upper reflector part can be rotated, respectively, and at the same time, the connecting wire as described above can be omitted. .
상기 상부 본체부에는 상부 반사경부(20)가 설치된다. An
상기 상부 반사경부(20)는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 반사경으로 설치되되 수평면에 대하여 경사져 배치되어 하부반사경부로부터 전달된 레이저광을 광조사대상물측을 향하여 반사하도록 구성된다. 본 실시예에서, 상기 상부 반사경부(20)는 수평면에 대하여 45°로 경사져 배치되는 것을 예로 하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 45도 이하의 각도로 경사각을 변화시켜 고저각 스캔 범위를 약간 아래를 내려보도록 구성할 수도 있다. As shown in FIG. 3A, the
상기 상부본체부(10)의 하부측에는 하부 반사경부(50)를 회전시키는 하부 본체부(30)가 설치된다. A lower body portion 30 that rotates the
상기 하부 본체부(30)는 광원부(31)와, 하부 구동부(32)를 포함한다. The lower body portion 30 includes a
상기 광원부(31)는 거리측정 대상물을 스캐닝하기 위한 레이저광을 발생하여 조사한다. 상기 광원부(31)에 연결되는 광경로부(31a)는 상기 광원부로부터 조사된 레이저광을 전달하는 광경로를 형성한다. 상기 광경로부(31a)는 대략 중공 원통형 형상으로 형성된다. 상기 광경로부(31a)의 끝단에는 광경로변경미러(34)가 설치된다. The
상기 광경로변경 미러(34)는 상기 광경로부의 끝단에 설치되되 상기 광경로부의 광경로에 대하여 대략 45°의 각도를 가지도록 설치되어, 상기 광원부(31)로부터 조사된 레이저광을 상기 하부 반사경부(50)를 향하여 반사하도록 구성된다. The optical
상기 광경로변경 미러 및 상기 광경로부의 상부에는 하부 구동부(32)가 설치된다. 상기 하부 구동부(32)는 중앙에 중공축을 가지고, 중공축을 중심으로 중공형 로터가 마련되는 중공 모터로 구성된다. 상기 광경로변경 미러(34)에서 경로변경된 레이저광이 상기 하부 구동부의 중공부를 통과하여 상기 하부 반사경부(50)측으로 전달된다. A
이로써, 상기 광경로부의 광경로를 용이하게 확보하면서도 상기 하부 구동부 및 하부 본체부의 구성을 전체적으로 간결하게 구성될 수 있다. As a result, the optical path of the optical path unit can be easily secured and the overall configuration of the lower driving unit and the lower main body can be configured simply.
상기 하부 본체부의 상부에는 하부 반사경부(50)가 설치된다. A
상기 하부 반사경부(50)는 한 쌍의 하부 미러(51, 52)를 포함하며, 상기 한 쌍의 하부 미러(51, 52)는 하부 반사경 지지체(50a)의 상부에 설치된다. The
상기 하부 구동부(32)의 내부에는 하부 베어링(33)을 매개로 하여 상기 하부 반사경부의 하부 반사경 지지체(50a)가 체결되어 상기 하부 구동부(32)의 회전구동에 의해 상기 하부 반사경 지지체가 회전된다. The
상기 한 쌍의 하부 미러 각각은 상기 하부 반사경부(50)의 회전중심축으로부터 서로 다른 이격 거리에 배치된다. 도 2a에 나타내 바와 같이, 제 1 하부미러(51)는 상기 하부 반사경부의 회전축에 근접하여 배치되고, 제 2 하부미러(52)는 상기 하부 반사경부의 외주면에 근접하여 배치된다. Each of the pair of lower mirrors is disposed at different distances from the rotation center axis of the
또한, 상기 제 1 하부 미러(51)와 상기 제 2 하부 미러(52)는 수평면에 대하여 서로 다른 경사각으로 설치된다. Additionally, the first
도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 수평으로 조사된 상기 광원으로부터 조사된 레이저광은 상기 광경로변경 미러에 의해 반사되어 수직방향으로 광경로가 변경되고, 수직방향으로 조사된 레이저광은 상기 하부 구동부의 중공부를 통과한 후 상기 하부반사경부의 중심축에 근접하여 배치된 상기 제 1 하부미러(51)에 의해 반사되어 상기 제 2 하부 미러(52)측으로 전달된다. 상기 제 2 하부 미러(52)측으로 조사된 레이저광은 수평면에 대하여 경사져 배치된 상기 제 2 하부미러(52)에 의해 상기 상부 반사경부(20)를 향하여 α의 각도를 이루면서 조사된다. As shown in Figures 1 and 4, the laser light irradiated from the horizontally irradiated light source is reflected by the optical path change mirror to change the optical path in the vertical direction, and the laser light irradiated in the vertical direction is reflected by the optical path change mirror. After passing through the hollow part of the driving unit, it is reflected by the first
상술한 바와 같이 구성된 상기 하부 반사경부는, 도 2a 및 도 4에 나타낸 바와 같이, w1의 속도로 회전할 때에, 제 2 하부 미러(52)에서 반사되어 상기 상부 반사경부(20)로 조사되는 레이저광은 상기 상부 반사경부에 대하여 α의 각도를 갖는 원추형의 선회광선 경로를 형성한다. When the lower reflector unit configured as described above rotates at a speed w1, as shown in FIGS. 2A and 4, the laser light is reflected from the second
도 3a 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 원추형의 선회광선 경로를 이루는 레이저광은 수평면에 대하여 45도 경사진 상태로 고속으로 회전하는 상기 상부 반사경부(20)에 의해 반사되어, ψ의 고저각과 θ의 방위각을 가지면서 조사되어 스캔 대상면에 대하여 원추형의 선회광선이 조사되어 상하방향의 영역을 스캔할 수 있다. As shown in FIGS. 3A and 4, the laser light forming a conical rotating beam path is reflected by the
여기서, 상기 제 2 하부 미러(52)의 설치위치, 상기 제 1 및 제 2 하부 미러의 설치각도, 상기 상부 반사경부의 설치 각도를 조절하여 스캔 대상면의 스캔범위를 조절할 수 있다. Here, the scanning range of the scan target surface can be adjusted by adjusting the installation position of the second
한편, 상기 하부 반사경부와 상기 상부반사경부는 서로 다른 속도로 회전구동될 수 있다. Meanwhile, the lower reflector portion and the upper reflector portion may be rotated at different speeds.
상기 하부 반사경부(50)가 1회전 구동될 때, 1주기당 원추형 선회광선이 1회씩 생성되어, 상부영역과 하부영역을 각각 스캐닝할 수 있다. 여기서, 상기 하부 반사경부의 1회전당 주사수에 따라 상기 하부미러부의 회전속도를 조절하고, 상기 하부 반사경부의 회전속도에 맞추어 상기 상부 반사경부의 회전속도를 조절할 수 있다. 상기 하부 반사경부의 회전속도를 낮추고, 상기 상부 반사경부의 회전속도를 증가시켜 동일한 스캔 분해능을 구현할 수 있다. When the
상술한 바와 같이, 본 발명의 스캐닝장치에 의하면, 복수의 레이저나 복수의 모터를 설치하는 등 복잡한 구조가 필요없이도 상기 하부 반사경부를 이용하여 360°회전하면서 상하 방향의 영역을 용이하게 스캐닝할 수 있다. 또한, 상기 하부 반사경부의 회전속도를 조절하고, 상기 하부 반사경부의 회전속도에 맞추어 상기 상부 반사경부의 회전속도를 조절하여 스캔 분해능을 조절할 수 있다. As described above, according to the scanning device of the present invention, an area in the vertical direction can be easily scanned while rotating 360° using the lower reflector without the need for a complicated structure such as installing multiple lasers or multiple motors. . In addition, the scan resolution can be adjusted by adjusting the rotation speed of the lower reflector unit and adjusting the rotation speed of the upper reflector unit in accordance with the rotation speed of the lower reflector unit.
한편, 상기 하부 반사경부는, 도 2a에 나타낸 바와 같은 한 쌍의 하부 미러를 대신하여, 도 2b에 나타낸 바와 같이 펜타프리즘(53)으로 형성할 수 있다. Meanwhile, the lower reflector portion may be formed of a pentaprism 53 as shown in FIG. 2B instead of a pair of lower mirrors as shown in FIG. 2A.
상기 펜타프리즘(53)은 2개의 반사면(54)을 가지도록, 펜타프리즘의 2면을 코팅하여 구성되고, 상기 하부 반사경부의 중심축에 대하여 편심으로 배치된다. The pentaprism 53 is constructed by coating two surfaces of the pentaprism so as to have two reflecting surfaces 54, and is disposed eccentrically with respect to the central axis of the lower reflector portion.
편심으로 배치된 상기 펜타프리즘(53)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 반사면(54)을 통해 반사된 레이저광이 상기 상부 반사경부(20)를 향하여 α의 각도를 이루면서 조사되도록 구성되고, w1의 속도로 회전할 때에, 상기 상부 반사경부에 대하여 α의 각도를 갖는 원추형의 선회광선 경로를 형성하도록 구성된다. As shown in FIG. 2, the eccentrically arranged pentaprism 53 is configured such that the laser light reflected through the reflective surface 54 is irradiated toward the
또한, 상기 상부 반사경부는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상기 상부 반사경을 대체하여 설치되는 직각 프리즘(21)으로 형성할 수 있다. Additionally, the upper reflector portion may be formed of a right-angled
상술한 바와 같이, 상기 하부 반사경부를 한 쌍의 하부 미러 또는 펜타프리즘으로 형성하고, 상기 상부 반사경부를 반사경 또는 직가프리즘으로 형성함으로써, 상하부 반사경부를 복수의 조합으로 형성할 수 있다. As described above, by forming the lower reflector portion as a pair of lower mirrors or a pentaprism and forming the upper reflector portion as a reflector or a straight prism, the upper and lower reflector portions can be formed in a plurality of combinations.
즉, 하부를 한 쌍의 미러로 구성하고 상부를 반사경으로 구성하거나, 하부를 펜타프리즘으로 구성하고 상부를 반사경으로 구성하거나, 하부를 한 쌍의 미러로 구성하고 상부를 직각프리즘으로 구성하거나, 하부를 펜타프리즘으로 구성하고 상부를 직각프리즘으로 구성하여, 필요에 따라 적절한 구성으로 용이하게 설치할 수 있다.That is, the lower part is composed of a pair of mirrors and the upper part is a reflector, the lower part is composed of a pentaprism and the upper part is a reflector, the lower part is composed of a pair of mirrors and the upper part is composed of a right-angled prism, or the lower part is composed of a pair of mirrors and the upper part is composed of a right-angled prism. It is composed of a pentaprism and the upper part is composed of a right-angle prism, so it can be easily installed in an appropriate configuration as needed.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.This embodiment only clearly shows part of the technical idea included in the present invention, and modifications and specific embodiments that can be easily inferred by a person skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification of the present invention are It is obvious that all are included in the technical idea of the present invention.
1 : 동축거울 이중선회방식 스캐닝장치
10 : 상부 본체부
20 : 상부 반사경부
30 : 하부본체부
50 : 하부 반사경부1: Coaxial mirror double rotation type scanning device
10: upper body part
20: upper reflector part
30: lower body part
50: lower reflector part
Claims (8)
상기 하부반사경부를 회전시키는 하부 본체부와,
상기 하부반사경부로부터 전달된 레이저광을 반사하는 상부 반사경부와,
상기 상부 반사경부를 회전시키는 상부 본체부를 포함하며,
상기 하부 반사경부는 서로 이격하여 배치된 한 쌍의 하부 미러를 포함하고, 상기 한 쌍의 하부 미러 각각은 상기 하부 반사경부의 회전축으로부터 서로 다른 이격 거리에 배치되어, 상기 레이저광의 조사와 상기 하부 반사경부의 회전시에 상기 하부 반사경부와 상기 상부 반사경 사이에 원추형 선회광선 경로를 형성하며,
상기 상부 본체부는, 상기 하부 반사경부를 회전시키는 하부구동부의 상측에 적층되어 배치되고 상기 상부 반사경을 회전시키는 상부 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
A lower reflector that changes the path of the laser light transmitted from the light source and reflects it,
A lower body portion that rotates the lower reflector portion,
an upper reflector portion that reflects the laser light transmitted from the lower reflector portion,
It includes an upper body portion that rotates the upper reflector portion,
The lower reflector unit includes a pair of lower mirrors arranged to be spaced apart from each other, and each of the pair of lower mirrors is arranged at different distances from the rotation axis of the lower reflector unit, so that irradiation of the laser light and rotation of the lower reflector unit occur. Forming a conical rotating ray path between the lower reflector and the upper reflector,
The upper body part is stacked and disposed on an upper side of a lower driving part that rotates the lower reflector unit, and includes an upper driving part that rotates the upper reflector unit.
상기 상부 구동부는 중공모터로 형성되고,
상기 상부 본체부는 일측이 상기 상부 구동부의 중공에 삽입되고 타측은 상기 상부 반사경부가 부착되는 원통형상의 보호경통을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 1,
The upper driving part is formed of a hollow motor,
The upper main body further includes a cylindrical protection tube on one side of which is inserted into the hollow of the upper driving part and on the other side of which the upper reflector is attached.
상기 상부 본체부에는 상기 상부 반사경부가 설치되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 2,
A coaxial mirror double rotation type three-dimensional scanning device, characterized in that an inclined surface on which the upper reflector portion is installed is formed in the upper body portion.
상기 한 쌍의 하부 미러는,
상기 하부 반사경부의 회전축에 근접하여 배치되는 제 1 하부 미러와,
상기 하부 반사경부의 외주면에 근접하여 배치되는 제 2 하부 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 1,
The pair of lower mirrors,
a first lower mirror disposed close to the rotation axis of the lower reflector unit;
A coaxial mirror double rotation type three-dimensional scanning device comprising a second lower mirror disposed close to the outer peripheral surface of the lower reflector portion.
상기 제 1 하부 미러와 상기 제 2 하부 미러는 수평면에 대하여 서로 다른 경사각으로 설치되고,
상기 상부 반사경부는 수평면에 대하여 경사져 배치되는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 4,
The first lower mirror and the second lower mirror are installed at different inclination angles with respect to the horizontal plane,
A coaxial mirror double rotation type three-dimensional scanning device, wherein the upper reflector portion is disposed at an angle with respect to the horizontal plane.
상기 하부 본체부는,
레이저광을 조사하는 광원부와,
상기 광원부로부터 조사된 레이저광을 전달하는 광경로부와,
상기 하부 반사경부를 회전시키고 상기 레이저광이 통과하는 중공부가 형성된 하부구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 1,
The lower main body,
A light source unit that irradiates laser light,
an optical path unit transmitting laser light emitted from the light source unit;
A three-dimensional scanning device of a coaxial mirror double rotation type, characterized in that it includes a lower driving part that rotates the lower reflecting mirror and has a hollow part through which the laser light passes.
상기 하부 반사경부는 한 쌍의 하부 미러를 대체하여 2개의 반사면을 가지는 펜타프리즘으로 형성되고,
상기 펜타프리즘은 상기 하부 반사경부의 중심축에 대하여 편심으로 배치되어,
상기 레이저광의 조사와 상기 하부 반사경부의 회전시에 상기 펜타프리즘과 상기 상부 반사경 사이에 원추형 선회광선 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 1,
The lower reflector portion is formed of a pentaprism having two reflecting surfaces, replacing a pair of lower mirrors,
The pentaprism is disposed eccentrically with respect to the central axis of the lower reflector portion,
A three-dimensional scanning device of a coaxial mirror double rotation type, characterized in that a conical rotating light path is formed between the pentaprism and the upper reflector when the laser light is irradiated and the lower reflector is rotated.
상기 상부 반사경부는 상기 상부 반사경을 대체하여 설치되는 직각 프리즘인 것을 특징으로 하는 동축거울 이중선회방식의 3차원 스캐닝장치.
According to claim 1,
A coaxial mirror double rotation type three-dimensional scanning device, wherein the upper reflector unit is a right-angled prism installed in place of the upper reflector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210022309A KR102577079B1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210022309A KR102577079B1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220118648A KR20220118648A (en) | 2022-08-26 |
KR102577079B1 true KR102577079B1 (en) | 2023-09-11 |
Family
ID=83113224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210022309A KR102577079B1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102577079B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002340554A (en) | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Pentax Precision Co Ltd | Distance-measuring optical system for surveying instrument |
JP2013205094A (en) | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | Laser radar device |
KR102087628B1 (en) | 2018-06-21 | 2020-03-11 | (주) 정상라이다 | Lidar apparatus including dual structure |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101785253B1 (en) * | 2015-03-20 | 2017-10-16 | 주식회사 엠쏘텍 | LIDAR Apparatus |
KR101947721B1 (en) * | 2017-06-05 | 2019-02-13 | 광주과학기술원 | Optical System for Transmitting and Receiving Laser |
KR101903960B1 (en) | 2017-11-10 | 2018-11-22 | 주식회사 아이티티 | LIDAR Apparatus |
-
2021
- 2021-02-19 KR KR1020210022309A patent/KR102577079B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002340554A (en) | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Pentax Precision Co Ltd | Distance-measuring optical system for surveying instrument |
JP2013205094A (en) | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | Laser radar device |
KR102087628B1 (en) | 2018-06-21 | 2020-03-11 | (주) 정상라이다 | Lidar apparatus including dual structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220118648A (en) | 2022-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2022213814A1 (en) | Detection device and control method therefor | |
WO2015115643A1 (en) | Laser radar device | |
KR20140091342A (en) | Panoramic scan ladar and panoramic laser scanning method | |
CN109752704A (en) | A kind of prism and multi-line laser radar system | |
KR102009024B1 (en) | LiDAR scanning device using propeller driven motor of unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle comprising it | |
US20220163788A1 (en) | Obstacle detection apparatus | |
JP2005121638A (en) | Optoelectronic detection apparatus | |
KR102438071B1 (en) | Lidar scanning device capable of front and rear measurement | |
KR20210036243A (en) | Lidar optical apparatus and scanning method thereof | |
CN110794382A (en) | Laser radar and detection method thereof | |
JP2024014877A (en) | Systems and methods for modifying lidar field of view | |
CN214473910U (en) | Laser radar and unmanned aerial vehicle | |
KR102577079B1 (en) | 3 dimensional scanning device using cone shape rotation with coaxial mirror | |
CN110045350A (en) | A kind of 360 ° of scanning three-dimensional laser radars | |
CN113933813A (en) | Hybrid solid-state laser radar and scanning method thereof | |
CN112711007A (en) | Laser radar and unmanned aerial vehicle | |
TW202131015A (en) | Distance image generation device | |
KR102511497B1 (en) | 3 dimensional scanning device using cone shape rotation | |
CN110850387A (en) | Line scanning laser radar system and application thereof | |
CN111352125A (en) | Coaxial macro scanner system | |
WO2017130944A1 (en) | Optical scanner | |
KR102317474B1 (en) | Lidar optical apparatus | |
KR102471242B1 (en) | Optical apparatus for light detection and ranging | |
CN111766586B (en) | Laser radar detection system and laser radar detection method | |
KR102448571B1 (en) | Lidar device for scanning 3d space |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |