KR102678614B1 - 회전 라이다 - Google Patents

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Abstract

라이다 시스템은 기부, 센서 본체, 및 축을 갖는 모터를 포함한다. 모터는 기부에 부착되고, 기부에 대해 센서를 본체를 회전 구동시킬 수 있다. 데이타 처리 장치가 센서 본체에 장착되고, 센서 데이타에 근거하여 거리 정보를 발생시키도록 프로그램되어 있다. 축은 2개의 슬립 링을 지니고 있다. LED, 센서 및 데이타 처리 장치 모두는 2개의 슬립 링을 통해 전력을 받는다. 데이타 처리 장치는 펄스폭 변조를 사용하여 2개의 슬립 링을 통해 거리 정보를 전달하도록 더 구성되어 있다.

Description

회전 라이다
본 발명은 항공기 또는 자동차와 같은 차량에 사용되는 회전 라이다(lidar) 시스템(대상을 검출하고 그의 거리를 측정하기 위한 조명 기반 원격 감지 기술)에 관한 것이다.
오늘날의 라이다 시스템은 일반적으로 레이저 기술과 기존의 레이다형 거리/방향 검출 시스템이 조합된 것으로 생각되고 있다. 상업용 시스템이 경관의 고고도 공중 360도 스캐닝 및 유사한 스캐닝 작업에 사용되고 있는데, 레이저는 스캐닝되는 개인에 대한 시각적 위협을 주지 않기 때문이다. 전형적인 레이저 기반 라이다 시스템의 일 중요한 한계는, 이 라이다 시스템은 피관찰 개인의 망막의 화상을 피하기 위해 개별 관찰자에 대한 직접적인 노출을 제한해야 한다는 것이다. 이들 시스템은 더 큰 범위에서 작동하고, 그래서 순간적인 거리를 감지할 필요가 거의 없다. 비전문적인 시스템은 이 기술을 더 국소적으로 실행될 수 있는 덜 해로운 광에 기반하는 센서 시스템으로 확장시키지만, 시스템의 작동을 공간적으로 또한 속도 면에서 제한할 수 있는 구조적 제약에 의해 제한된다.
라이다 시스템을 작동시키기 위해, 라이다용 고 집속 레이저 광 외에, LED에서 나오는 광과 같은 비레이저 광을 사용하는 것이 또한 알려져 있다. 고 국소 관찰 시스템으로서, 국소적인 조건의 변화는 매우 작용적일 수 있기 때문에 이 시스템은 극히 시간 민감성일 필요가 있고 또한 넓은 관찰 범위에 걸쳐 아주 빠르게 검출될 필요가 있다.
고정 와이어 또는 회전 거울에 근거한 것과 같은 기존의 시스템은 일반적으로 맹점(blind spot) 및/또는 360도 회전에 대한 제한을 갖는 라이다 시스템의 시야 범위를 제한한다. 더욱이, 이들 제한을 극복하기 위한 과거의 시도는, 대역폭 통신 및 라이다 시스템의 전 잠재력에 접근하기 위해 거리와 방향 정보를 계산하기 위해 처리될 필요가 있는 정보의 관련된 데이타 전달을 제한하는 전자/기계적 기술에 기반하고 있다.
360도로 작동하고 피관찰 개인과의 안전한 상호 작용을 가능하게 하고 또한 실시간 관찰을 위해 고 스캐닝 데이타 속도를 가능하게 하는 개선된 라이다 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은, 피관찰 개인과의 안전한 상호 작용을 가능하게 하고 안내용 라이다를 사용하여 장치의 실시간 작동이 이루어지도록 높은 스캐닝 데이타 속도를 얻을 수 있는 라이다 장치를 제공하여, 위에서 언급한 필요성의 일부 또는 전부를 해결한다.
본 라이다 시스템은, 기부, 센서 본체, 및 고정자와 회전자를 갖는 모터를 포함한다. 회전자는 고정자를 회전 구동시킬 수 있는 축을 갖는다. 모터는 기부에 대해 상기 센서 본체를 회전 구동시킬 수 있도록 상기 기부와 센서 본체에 부착된다. 조명 장치가 센서 본체에 장착되고 조명을 발산하도록 구성되어 있다. 센서가 또한 상기 센서 본체에 장착되고, 상기 조명 장치에 의해 발산되어 상기 센서 쪽으로 재반사되는 조명을 받아 들이도록 지향된다. 데이타 처리 장치가 상기 센서 본체에 장착되고, 상기 센서 데이타에 근거하여 거리 정보를 발생시키도록 프로그램되어 있다.
유리하게는, 센서 본체에 데이타 처리 장치가 존재함으로써, 다량의 센서 데이타가 비교적 작은 양의 거리 테이타로 될 수 있다. 이 더 작은 테이타 흐름은 센서 본체로부터 기부로의 높은 데이타 전달 속도를 가능하게 하고, 이는 구조적으로 유리한 전자기계적 구조로 달성될 수 있다.
상기 라이다 시스템은 축에 있는 2개의 슬립 링을 더 포함한다. 조명 장치, 센서 및 데이타 처리 장치 모두는 상기 2개의 슬립 링을 통해 전력을 받는다. 데이타 처리 장치는 펄스폭 변조를 사용하여 상기 2개의 슬립 링을 통해 거리 정보를 전달한다. 유리하게는, 이러한 전자기계적 구조는 비용, 중량 및 전자적 또는 기계적 고장의 위험을 최소화한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 원리를 예시적으로 도시하는 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 본 발명의 일 실시 형태를 구축하고 사용할 수 있도록 아래에 제시되어 있는 특정한 바람직한 실시 형태에 대한 상세한 설명은 열거된 청구 범위를 제한하고자 하는 것이 아니고, 오히려, 청구된 본 발명의 특정한 예로서 역할하도록 되어 있다.
도 1은 본 발명을 구현하는 라이다 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타나 있는 라이다 장치의 일 부부의 정면 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타나 있는 라이다 장치의 전자 시스템의 개략도이다.
도 4는 도 1에 나타나 있는 라이다 장치의 일 부부의 사시도이다.
위에 요약되어 있고 열거된 청구 범위에 규정되어 있는 본 발명은 이하의 상세한 설명을 참조하면 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 그 상세한 설명은 첨부 도면과 함께 읽어야 한다. 본 발명의 특정한 실시 형태를 구축하고 사용할 수 있도록 아래에 제시되어 있는 본 발명의 특정한 바람직한 실시 형태에 대한 이 상세한 설명은 열거된 청구 범위를 제한하고자 하는 것이 아니고, 오히려, 그의 특정한 예를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 출원에 주어진 어떤 명시된 또는 암시적인 이론의 구속을 받는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전형적인 실시 형태는, 라이다 시스템의 이득을 보게 될 장치(예컨대, 무인 항공기("UAV"))(나타나 있지 않음)에 장착되는 회전 라이다 시스템이다. 이 라이다 시스템은 기부(101), 센서 본체(103), 및 모터(105)를 포함한다. 모터는 고정자(107), 회전자(109), 및 회전가에 부착되어 있는 축(111)을 갖는다. 고정자는 회전자(및 축)를 회전 구동시키도록 구성되어 있다.
모터(105)는 센서 본체를 기부에 대해 회전 구동시킬 수 있도록 기부(101) 및 센서 본체(103)에 부착된다. 보다 구체적으로(반드시 필요한 것은 아니지만), 고정자(107)는 모터 하우징(113)에 부착되고, 이 모터 하우징은 기부에 부착되고, 축(111)은 센서 본체에 부착된다.
기부(101)는 라이다 시스템의 이득을 보게 될 장치, 예컨대 UAV 또는 자동차에 장착되도록 구성되어 있다. 기부는 Base PCB에 장착되는 CPU 및 메모리와 같은 전자 장치(125)의 형태로 되어 있는 마이크로제어기 제어 시스템(123)을 수용하는 기부 인쇄 회로 기판("Base PCB")을 포함한다.
센서 본체(103)는, 서로 오프셋되어 병렬로 장착되는 한쌍의 센서 본체 PCB("SB PCB")로 만들어진 센서 보드를 포함한다. 한쌍의 SB PCB 중의 제 1 SB PCB(131)는 조명 장치(133)를 지니고 있는데, 이 조명 장치는 센서 본체(103)에 장착되고 또한 선택된 시간에 조명을 내는 LED(135)(즉, 발광 다이오드)를 가지고 있다. 한쌍의 SB PCB 중의 제 2 SB PCB(137)는 센서 본체에 장착되는 센서(139)를 지니고 있으며, 이 센서는 조명 장치에 의해 방출되어 피조명 대상에 의해 센서 쪽으로 재반사되는 조명을 받도록 지향되어 있다. 센서는 반사되어 받아들여진 조명에 근거하여 센서 데이타를 발생시키도록 더 구성되어 있다.
조명 장치(133) 및 센서(139)는, 회전자(109) 및 축(111)의 배향에 의해 규정되는 회전자 회전 축선(141)에 수직인 감지 방향으로 서로 평행하게 향해 있다. 조명 장치는 이것이 향해 있는 대상을 조명하고, 센서가, 그 조명 장치에 의해 발해져 조명 장치가 향하는 대상에 의해 센서 쪽으로 재반사된 반사 조명을 받게 된다. 모터가 센서 본체를 회전 구동시키면, 감지 방향이 통과하는 호(arc) 전체에 걸쳐 센서 테이타가 발생된다.
센서 본체(103)는 센서 본체에 장착되는 마이크로제어기 데이타 처리 장치(143)를 더 포함하고, 이 데이타 처리 장치는 센서 데이타를 관련된 정보 데이타로 변환시키도록, 특히, 센서로부터 받은 센서 데이타에 근거하여 거리 정보를 발생시키도록 프로그램되어 있다. 데이타 처리 장치는 제 1 SB PCB(131) 및/또는 제 2 SB PCB(137)에 위치하며, SB PCB에 장착되는 CPU 및 메모리와 같은 전자 장치(151)의 형태로 되어 있다.
제어 시스템(123)은 모터(105)의 작동을 제어하도록 프로그램되어 있다. 보다 구체적으로, 그 제어 시스템은 다양한 서로 다른 작동시에 모터를 제어하도록 되어 있다. 제 1 작동시, 제어 시스템은, 양 조명 장치(133, 139)가 작동하고 있을 때 회전자(109) 및 축(111)(또한 그래서 센서 본체(103)의 감지 방향)을 일 회전 방향으로 360도로 반복적으로 회전시키도록 되어 있는데, 즉 일 회전 방향으로 360도에 대한 거리 정보를 지속적으로 스캔하도록 되어 있다.
제 2 작동시, 제어 시스템(123)은, 조명 장치(133)와 센서(139) 모두가 작동하고 있을 때 회전자(109)와 축(111)의 위치 및 센서 본체(103)의 감지 방향을 장시간 단일 방향으로 고정시켜 단일 감지 방향의 거리 정보를 발생시키도록 모터(105)를 제어하도록 되어 있다. 이 작동은, 라이다 시스템의 이득을 보게 될 장치(예컨대, UAV)가 단일 위치에서 고정되어 단일 타겟의 존재 또는 거리를 관찰하는 경우에 특히 흥미롭다.
제 3 작동시, 제어 시스템(123)은, 양 조명 장치(133, 139)가 작동하고 있을 때 회전자(109)와 축(111) 및 센서 본체의 감지 방향을 360도 미만의 제한된 범위에서 서로 반대의 회전 방향으로 앞뒤로 회전시키도록 모터(105)를 제어하도록 되어 있다. 보다 일반적으로, 이 제 3 작동시, 회전자와 축은 90도 미만의 작은 범위, 심지어 30도 미만의 작은 범위에서 회전하여, 제한된 범위의 회전 방향으로의 운동을 감시하도록 되어 있다.
제어 시스템(123)의 제 4 작동은 제 3 작동과 동일한데, 다른 점은, 제어 시스템은 피감지 대상이 스캔되고 있는 회전 방향의 제한된 범위를 많이 초과하는 회전 방향의 범위에서 이동할 수 있을 때에도 그 피감지 대상의 거리 및 방향 모두를 추적하고 따르도록 감지된 기록에 근거하여 운동의 제한된 범위의 한계를 조절하도록 되어 있다.
전형적인 레이저 장치에서는, 제한된 운동 범위 작동(및 특히 조명 장치를 단일 방향으로 고정시키는 작동)은, 레이저가 많은 노출로 눈에 줄 수 있는 영향 때문에 피관찰 사람 및 동물을 큰 시각적 위험(즉, 눈 손상의 위험)에 처하게 할 것이다. 이 바람직한 실시 형태는 레이저가 아닌 LED로 작동한다는 사실은, 관찰 대상에 시각적으로 해를 끼치는 위험이 실질적으로 제한되거나 제거됨을 의미한다. 더욱이, LED 조명은 유리를 검출함에 있어 레이저 보다 효과적이고 또한 좁은 장치에 의해 잘못된 방향으로 안내될 가능성이 훨씬 적다.
물론, 덜 집속된 빛(예컨대, LED)의 사용으로 인해, 작동 범위(즉, 거리)가 제한된다. 이 시야 범위에 대한 제한은 조명 장치(133) 및 센서(139)에 달려 있다. 바람직하게는, 이 실시 형태에서, 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 센서는 적외선 센서이다.
시스템의 여러 종류의 작동을 돕기 위해, 라이다 시스템은, 모터(105)가 방향을 반복적으로 바꿀 때에도, 감지된 정보의 회전 방향을 찾고 확인하는 유능한 회전 검출 시스템을 필요로 한다. 이를 위해, 라이다 시스템은 모터와는 별개인 자석(173)을 포함하는 위치 센서, 및 모터와는 별개인 자석 인덱스 센서(175)를 더 포함한다.
모터(105)는 일반적으로 2도의 증분으로 작동하는 스텝퍼 모터이다. 데이타 처리 장치(143)는 자석(173)과 자석 인덱스 센서(175)를 사용하여 고정자에 대한 회전자의 위치를 확인하도록 구성되어 있다. 따라서, 스텝퍼 모터가 일반적으로 그의 마지막 위치에 대한 위치를 알도록 구성되어 있지만, 자석과 자석 인덱스 센서는, 자석과 센서가 서로를 지날 때마다 이 정보를 조정하고 확인하여, 작동의 절대적인 기준을 제공하게 된다. 본 실시 형태에서, 자석은 기부(101)에 부착되고, 자석 인덱스 센서는 센서 본체(103)에 부착되는 홀 효과 자석 센서이다.
종래 기술의 시스템에서, 근본적인 문제는, 운동의 원하는 범위와 통신 시스템에 의해 주어지는 물리적 제약 간의 상충이다. 예컨대, 모든 전기 정치(조명 장치 및 센서를 포함하여)를 정치식 플랫폼 상에 배치하고 거울을 회전시켜 조명의 방향을 잡는 것이 알려져 있다. 이러한 장치는 시야를 차단하는 배선 및/또는 회전 구조로 인한 맹점(blind spot) 때문에 제한이 있다. 조명 장치와 센서가 보기 장애를 갖는 시스템에서, 시스템은 상당한 제한을 갖는다.
더욱이, 전기 부품(예컨대, 레이저)을 갖는 시스템의 회전 부분은 동력 공급을 받고 제어될 필요가 있을 수 있다. 회전 시스템에 의해 발생된 정보(예컨대, 감지된 센서 데이타)는 다시 비회전 시스템에 전달되어야 한다. 직접 배선된 회전 광학 시스템은 배선 때문에 반복적으로 60도 회전할 수 없다. 본래 회전 거울을 사용하는 광학 시스템은 두 시스템을 연통시키기 위해 거울 제어 시스템(또는 전송기/수신기 시스템)에서 오는 배선이 거울의 시야를 가로지르는 맹점을 가지고 있다.
다수의(예컨대, 4개 이상) 슬립 링을 사용하여, 회전체의 양 파워 요건을 전달하고 또한 센서로부터 감지된 데이타를 전달할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 종류의 시스템은 상당히 많은 실패 상황(즉, 위험 인자)를 초래할 것이다. 모든 슬립 링은 시스템 실패의 위험 뿐만 아니라 시스템의 비용과 복잡성을 증가시킨다. 더욱이, 모든 슬립 링은 회전체의 회전에 추가적인 저항을 주어 시스템의 정확도에 영향을 주게 된다. 본 실시 형태는 이 문제에 대한 더 양호한 해결책을 제공한다.
본 실시 형태는 정보와 전력을 모두를 전달하기 위해 단지 2개의 슬립 링(161)을 포함하며, 각 슬립 링은 2개의 브러시를 갖는다. 조명 장치(133), 센서(139) 및 데이타 처리 장치(143)는 두 슬립 링을 통해 전력을 받는다. 또한 데이터 처리 장치는 펄스 변조를 사용하여, 발생된 거리 정보를 2개의 슬립 링을 통해 전달하도록 구성되어 있다. 펄스 변조된 데이타를 전력 라인으로 전달하면, 전체 전력이 전달되는 중에 통신될 수 있는 대역폭이 제한된다. 그럼에도 불구하고, 단지 2개의 슬립 링을 사용하는 것은 실행 가능한 해결책인데, 왜냐하면, 데이타 처리 장치(143)에 의해 발생된 거리 정보는 센서로부터 감지된 데이타를 직접 전달하기 위해 요구되는 것 보다 실질적으로 작은 대역폭을 필요로 하기 때문이다. 따라서, 시스템은 저전력 라이다 시스템이면서 매우 높은 거리 데이타 발생 속도로 작동할 수 있다.
라이다 시스템은 기부(101)에 부착되어 있는 전원(201)으로부터 전력을 받는다. 전원의 전력은 2개의 슬립 링(161)을 통해 센서 본체(103)에 전달되고, 필요한 경우 센서 본체에서 본배된다(예컨대, 조명 장치(133), 센서(139) 및 데이타 처리 장치(143)에 분배됨).
슬립 링(161)을 통과하는 전력은 모터 제어 시스템(123)에 의해 변조되어, 데이타 처리 장치(143)에 의해 사용되기 위한 작동 정보 모드를 전달하게 된다. 변조된 전력 신호는 슬립 링(161)을 통해 센서 본체(103)에 전달되고, 여기서 전력이 전력 버스(179)에 분배된다.
변조된 전력 신호 내의 정보는 센서 본체 레벨 변환기(181)에서 변환되어, 데이타 처리 장치(142)에 보내져, 이 장치에 작동 정보 모드를 제공하게 된다. 데이타 처리 장치는 조명 장치(133), 및 센서(139)의 작동을 제어하고 센서로부터 센서 데이타를 받는다. 데이타 처리 장치는 또한 위치 정보를 위한 자석 인덱스 센서(175)를 모니터링한다. 데이타 처리 장치는 센서 본체(103)의 회전 위치와 부합하는 거리 정보를 계산한다.
그런 다음, 각 감지 방향에 대한 거리 및 위치 정보는 데이타 처리 장치(143)에 의해 전력 신호로 변조된다. 슬립 링(161)의 다른 측에 있는 베이스 레벨 변환기(183)가 정보를 변환하여 외부 유포를 위해 제어 시스템(123)에 전달한다.
따라서, 슬립 링은 2개의 와이어로 전력과 데이타를 보낼 수 있게 해준다. 슬립 링 당 2개의 브러시는 링크의 신뢰성을 증가시킨다. 센서 본체)103)는 그것을 낮게 끌어당겨 이 라인 상에 데이타를 둔다. 이 인코딩을 사용하여 센서 본체로의 전력 손실을 최소화한다. 센서 본체에서 나온 직렬 데이타는 IRDA 인코더에 의해 인코딩되어, 입력 전력에 중첩되는 좁은 펄스로 변환된다. 센서 본체(103)에 있는 다이오드(211)는 이들 펄스를 격리시킨다. 기부(101)에서, 이들 좁은 펄스는 레벨 트랜지스터(181)를 사용하여 디지털 펄스 흐름으로 변환되어 제어 시스템(123)에 공급된다. 그런 다음 제어 시스템은 IRDA 흐름을 UART 직렬 데이타로 변환하고, 라이다 장치를 필요로 하는 장치(예컨대, UAV)에 패킷을 보내준다.
회전 요소에의 전력의 효율적인 전달과 정보의 효율적인 전달 간에는 절충이 있다. 그럼에도, 모든 거리 정보 계산을 회전체에서 행함으로써, 전달될 정보의 양이 크게 감소되고, 그래서 전력 전달에 대한 영향이 극히 제한될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 특징은 매우 높은 데이타 용량을 갖는 라이다 장치를 제공한다. 예컨대, 센서 본체(103)가 초당 5회 이상 회전하는 경우, 대략 35 그램의 중량을 가지며 1.4 W를 필요로 하는 라이다 장치에 의해 초당 1000 개 정도의 데이타 포인트가 발생되고 전달될 수 있다. 더욱이, 센서 본체의 회전에 의해 센서 본체에 있는 전자 장치(151) 위로 연속적인 공기 흐름이 발생될 수 있기 때문에, 데이타 처리 장치(143)는 냉각을 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시 형태는, 높은 데이타 속도로 작동하면서도 가볍고, 저렴하고, 신뢰적이며, 광학적으로 안전하고 또한 정확한 라이다 장치를 제공한다.
본 발명은 본 발명 자체의 장치와 방법은 물론 본 발명 하에서 라이다 장치를 설계하고 제조하기 위한 장치와 방법을 포함한다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시 형태는 이들 특징 및/또는 설명한 특징을 포함하는 다른 시스템의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 요컨대, 위에서 개시된 특징은 본 발명의 예상되는 범위 내에서 다양한 구성으로 조합될 수 있다.
본 발명의 특별한 형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 정신과 범위에서 벗어남이 없이 다양한 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 바람직한 실시 형태만 참조하여 본 발명을 상세히 설명했지만, 당업자는 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 위의 논의에 한정되지 않고, 이하의 청구 범위를 참조하여 정해진다.

Claims (25)

  1. 라이다(lidar) 시스템으로서,
    기부;
    센서 본체;
    고정자와 회전자를 갖는 모터 - 상기 회전자는 고정자를 회전 구동시킬 수 있는 축을 가지며, 상기 모터는 기부에 대해 상기 센서 본체를 회전 구동시킬 수 있도록 상기 기부와 센서 본체에 부착되어 있음 -;
    상기 기부 상의 인쇄 회로 기판 - 상기 인쇄 회로 기판은 모터의 작동을 제어하는 제어 시스템을 수용함 -;
    상기 센서 본체에 장착되고 조명을 발산하도록 구성되어 있는 조명 장치;
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 조명 장치에 의해 발산되어 상기 센서 쪽으로 재반사되는 조명을 받아 들이고 또한 받아 들인 조명에 근거하여 센서 데이타를 발생시키도록 지향되는 센서; 및
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 센서 데이타에 근거하여 거리 정보(range information)를 발생시키도록 프로그램되어 있는 데이타 처리 장치를 포함하는 라이다 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은 360도 미만의 제한된 운동 범위에서 서로 반대 방향으로 앞뒤로 회전하도록 모터를 더 제어하는, 라이다 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 피감지 대상을 추적하기 위해 상기 거리 정보에 근거하여 상기 제한된 운동 범위의 한계를 더 조절하는, 라이다 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 상기 센서는 적외선 센서인, 라이다 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은, 상기 조명 장치와 센서 모두가 작동하고 있을 때 상기 회전자를 장시간 동안 단일 방향으로 고정시키도록 상기 모터를 더 제어하는, 라이다 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 상기 센서는 적외선 센서인, 라이다 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리 정보의 양은 상기 센서 데이타의 양에 비해 감소되고,
    상기 축은 2개의 슬립 링을 포함하고,
    상기 조명 장치, 센서, 및 데이타 처리 장치는 상기 2개의 슬립 링을 통해 전력 신호를 받으며,
    상기 데이타 처리 장치는 상기 2개의 슬립 링을 통해 상기 거리 정보를 전달하기 위해 상기 전력 신호를 변조하도록 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이타 처리 장치는 펄스폭 변조 및 IRDA 프로토콜을 사용하여 상기 2개의 슬립 링을 통해 상기 거리 정보를 전달하도록 더 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은,
    상기 모터와는 별개인 자석;
    상기 모터와는 별개인 자석 인덱스 센서; 및
    상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고,
    상기 모터는 스텝퍼 모터이고, 상기 데이타 처리 장치는 상기 자석 및 자석 인덱스 센서를 사용하여 상기 고정자에 대한 회전자의 위치를 확인하고, 상기 기부에 대한 상기 센서 본체의 확인된 위치에 부합하는 거리 정보를 계산하도록 구성되어 있고,
    관련된 정보 데이타의 양은 상기 센서 데이타의 양에 비해 감소되는, 라이다 시스템.
  10. 라이다 시스템으로서,
    기부;
    센서 본체;
    고정자와 회전자를 갖는 모터 - 상기 회전자는 고정자를 회전 구동시킬 수 있는 축을 가지며, 상기 모터는 기부에 대해 상기 센서 본체를 회전 구동시킬 수 있도록 상기 기부와 센서 본체에 부착되어 있음 -;
    상기 센서 본체에 장착되고 조명을 발산하도록 구성되어 있는 조명 장치;
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 조명 장치에 의해 발산되어 상기 센서 쪽으로 재반사되는 조명을 받아 들이도록 지향되고, 받아 들인 조명에 기초하여 센서 데이타를 방출하는, 센서; 및
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 센서 데이타를 관련된 정보 데이타로 변환시키도록 프로그램되어 있는 데이타 처리 장치 - 거리 정보 데이타의 양은 상기 센서 데이타의 양에 비해 감소됨 -
    를 포함하고,
    상기 축은 2개의 슬립 링을 포함하고,
    상기 조명 장치, 센서 및 데이타 처리 장치는 상기 2개의 슬립 링을 통해 전력을 받으며,
    상기 데이타 처리 장치는 전력 신호를 변조하여 상기 2개의 슬립 링을 통해 상기 관련된 정보 데이타를 전달하도록 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이타 처리 장치는 펄스폭 변조를 사용하여 상기 2개의 슬립 링을 통해 상기 관련된 정보 데이타를 전달하도록 더 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이타 처리 장치는 펄스폭 변조 및 IRDA 프로토콜을 사용하여 상기 2개의 슬립 링을 통해 상기 관련된 정보 데이타를 전달하도록 더 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은 360도 미만의 제한된 운동 범위에서 서로 반대 방향으로 앞뒤로 회전하도록 모터를 제어하도록 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 피감지 대상을 추적하기 위해 상기 관련된 정보 데이타에 근거하여 상기 제한된 운동 범위의 한계를 더 조절하는, 라이다 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 상기 센서는 적외선 센서인, 라이다 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은, 상기 조명 장치와 센서 모두가 작동하고 있을 때 상기 회전자를 장시간 동안 단일 방향으로 고정시키도록 상기 모터를 더 제어하는, 라이다 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    기부 상에 인쇄 회로 기판을 더 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판은 모터의 작동을 제어하는 제어 시스템을 수용하는, 라이다 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은,
    상기 모터와는 별개인 자석;
    상기 모터와는 별개인 자석 인덱스 센서; 및
    상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고,
    상기 모터는 스텝퍼 모터이고, 상기 데이타 처리 장치는 상기 자석 및 자석 인덱스 센서를 사용하여 상기 고정자에 대한 회전자의 위치를 확인하고, 상기 기부에 대한 상기 센서 본체의 확인된 위치에 부합하는 거리 정보를 계산하도록 구성되어 있고,
    관련된 정보 데이타의 양은 상기 센서 데이타의 양에 비해 감소되는, 라이다 시스템.
  19. 라이다 시스템으로서,
    기부;
    센서 본체;
    고정자와 회전자를 갖는 모터 - 상기 회전자는 고정자를 회전 구동시킬 수 있는 축을 가지며, 상기 모터는 기부에 대해 상기 센서 본체를 회전 구동시킬 수 있도록 상기 기부와 센서 본체에 부착되어 있음 -;
    상기 센서 본체에 장착되고 조명을 발산하도록 구성되어 있는 조명 장치;
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 조명 장치에 의해 발산되어 상기 센서 쪽으로 재반사되는 조명을 받아 들이도록 지향되고, 받아 들인 조명에 기초하여 센서 데이타를 방출하는, 센서;
    상기 센서 본체에 장착되고, 상기 센서 데이타로부터 관련된 정보 데이타를 발생시키도록 구성되어 있는 데이타 처리 장치 - 상기 관련된 정보 데이타의 양은 상기 센서 데이타의 양에 비해 감소함 -;
    상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템; 및
    각기 상기 모터와 별개인 자석과 자석 인덱스 센서를 포함하고,
    상기 모터는 스텝퍼 모터이고, 상기 데이타 처리 장치는 상기 자석 및 자석 인덱스 센서를 사용하여 상기 고정자에 대한 회전자의 위치를 확인하고, 상기 기부에 대한 상기 센서 본체의 확인된 위치에 부합하는 거리 정보를 계산하도록 구성되어 있는, 라이다 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 자석은 상기 기부에 부착되고, 상기 자석 인덱스 센서는 상기 센서 본체에 부착되는 홀 효과 자석 센서인, 라이다 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은 360도 미만의 제한된 운동 범위에서 서로 반대 방향으로 앞뒤로 회전하도록 모터를 더 제어하는, 라이다 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 피감지 대상을 추적하기 위해 상기 관련된 정보 데이타에 근거하여 상기 제한된 운동 범위의 한계를 더 조절하는, 라이다 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 상기 센서는 적외선 센서인, 라이다 시스템.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 상기 모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 일 방향으로 360도로 반복적으로 회전하도록 모터를 제어하고, 제어 시스템은, 상기 조명 장치와 센서 모두가 작동하고 있을 때 상기 회전자를 장시간 동안 단일 방향으로 고정시키도록 상기 모터를 더 제어하는, 라이다 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적외선 LED 장치이고, 상기 센서는 적외선 센서인, 라이다 시스템.
KR1020187001140A 2015-06-12 2016-06-13 회전 라이다 KR102678614B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20020176138A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-28 Schlanger Steven Eric Infrared encoder/decoder having hardware and software data rate selection
JP2013505452A (ja) * 2009-09-21 2013-02-14 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド レーザ照準機構
KR101391298B1 (ko) * 2012-08-21 2014-05-07 한국생산기술연구원 3차원 레이저 스캐닝 시스템

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