KR20030090628A - 적외선 방사를 이용한 장애물 검출 및 거리 측정 방법 및장치 - Google Patents

적외선 방사를 이용한 장애물 검출 및 거리 측정 방법 및장치 Download PDF

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KR20030090628A
KR20030090628A KR10-2003-7009922A KR20037009922A KR20030090628A KR 20030090628 A KR20030090628 A KR 20030090628A KR 20037009922 A KR20037009922 A KR 20037009922A KR 20030090628 A KR20030090628 A KR 20030090628A
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와니 소시에떼아노님
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Abstract

본 발명은 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리를 측정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 제1 물체에 부착된 이미터로부터 적외선을 방사하는 단계 - 상기 적외선은 상기 제2 물체쪽으로 방사됨 -, 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착된 수신기에서, 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 상기 적외선의 리턴을 검출하는 단계를 포함한다. 본 발명은 상기 제2 물체에 의해 반사된 적외선이 상기 수신기에 의해 검출된 후로부터, 상기 이미터에 의해 방사된 적외선의 전력이 방사된 파형의 전력에 대응하는 검출 전력에 도달할 때까지, 상기 방사된 적외선의 전력을 점차적으로 변화시키는 단계, 및 상기 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리와 검출 전력 사이의 상관관계를 설정함으로써, 상기 검출 전력값으로부터, 상기 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 검출 및 거리 측정을 위한 방법에 관한 것이다.

Description

적외선 방사를 이용한 장애물 검출 및 거리 측정 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OBSTACLE DETECTION AND DISTANCE MEASUREMENT BY INFRARED RADIATION}
(레이저, 적외선 또는 초음파) 빔 형태 또는 (간섭, 통과 시간, 빔 차단, 삼각 측량(triangulation)) 측정 시스템 기술에 의해 구별될 수 있는 여러 무접촉 거리 측정 시스템이 알려져 있다. 사용되는 주요 시스템은 다음과 같다.
- 적외선 레이저 거리계(rangefinders)는 반사된 빔이 그 위에 겹쳐지는 적외선 레이저 빔을 나타내는 소스를 포함한다. 두 신호의 합은 빔이 통과되는 거리에 의존하는 간섭을 발생시킨다. 이러한 측정 형태는 매우 정확한 거리 측정을 제공하고, 측정 포인트를 완벽하게 목표로 정할 수 있다. 그러나, 이 시스템은 그 비용이 매우 큰 복잡한 기술을 필요로 한다. 반면에, 깨지기 쉬운 광학 시스템을 필요로 한다.
- 초음파 거리계는 초음파 범위내에서 사운드를 방사하여, 이 사운드가 이미터로 다시 돌아오는데 걸리는 시간을 측정하도록 구성된다. 사운드 속도는 대기 중에서 매우 느리기 때문에, 신호의 통과 시간을 정확하게 측정하기 쉽다. 사실상, 장애물이 존재하는 경우, 방사된 초음파 빔이 반사되어, 검출기가 초음파의 에코를 캡처하는데 걸리는 시간은, 전파 매체에 따라, 그것이 위치한 거리를 판정할 수 있게 한다. 대기중에서의 초음파의 흡수가 크기 때문에, 통과하는 거리가 증가한다. 이것이, 해저 탐지(소나: 수중 음파 탐지기) 또는 의학용 사진(에코그래피)을 위해, 흡수성의(absorbent) 수중 또는 액체 매체보다 훨씬 적게 사용되는 이유이다. 또한, 이 초음파 방법은 매우 지향적이지 못하다. 이것은 지원에 매우 의존적이고, (대기 또는 물) 기류에 의해 방해받을 수 있다. 반면에, 단방향으로 파의 완전 반사(미러 효과)가 존재하기 때문에, 매끄러운 표면에 대해 잘못된 정보를 제공할 수 있다. 이러한 형태의 검출기는, 레퍼런스 MA40 하에서, MURATA®로부터 이용가능하다.
- 또한, 적외선 방사에 기반한 원격 측정 및 검출 방법이 알려져 있다. 적외선 방사를 포함한 여러 기술들 중에, 몇 가지 형태의 방법이 구별될 수 있다.
* 제1 형태는 고전적인 삼각 측량 원리에 기초하는 것으로, 상업용 검출기로광범위하게 사용된다.
* 제2 형태는 방사된 신호와 수신된 신호 사이의 위상 변이 측정에 기초한다.
* 마지막 형태는 적외선 레이저의 통과 시간을 측정하는 것이다. 이것은 매우 정확하지만, 매우 복잡하고 비용이 많이 든다.
적외선 삼각 측량을 이용한 거리 측정 시스템은 특히, IRPD®(Infrared Proximity Detector) 이름으로 LYNXMOTION 회사에 의해 판매되고 있다. 이것은 기분적으로, 적외선을 방사하는 2개의 발광 다이오드, 반사를 감시하는 2개의 발광 다이오드의 연속적인 급전(feeding)을 가능하게 하는 마이크로컨트롤러 및 적외선 수신기(GP1U58Y)로 이루어진다. 2개의 발광 다이오드는 제어가능한 오실레이터에 의해 변조된다. 검출기의 감도는 38 KHz 로 변조된 적외선에 반응하는 필터를 포함하고, 이에 따라, 자연광과 같은 주위 환경으로 인해 교란 효과를 최소화할 수 있다. 이 시스템의 주요 문제점은 짧은 범위에 있다. 실제로, 이것은 15 내지 30 cm 거리에 위치한 장애물을 검출할 수 없다.
최고 성능들 중에서 동기적 삼각 측량 원리를 사용하는 그 밖의 시스템은 DIRRS®(HVW Technologies에 의해 판매되는 Distance Infrared Ranging System) 및 IRODS®(HVW Technologies에 의해 판매되는 Infrared Object Detection System)라고 부르는 것이 있다. 이 시스템은 반사된 IR 신호를 포커싱하는 광학 렌즈 및 PSD(Position Seneitive Detector) 수신기를 이용하여 이루어질 수 있다. PSD는 광선이 부딪히는 위치에 따라 그 출력 신호 레벨을 변경할 수 있는 시스템이다. 이들두 장치 사이의 큰 차이점은 단지 그 출력 신호의 레벨에 있다. 즉, 하나는 아날로그(IRODS)이고 다른 하나는 디지털(DIRRS)이다. 이러한 검출기는 검출기 앞의 물체의 존재 또는 부재를 나타낼 뿐만 아니라, 전압(IRODS) 또는 8비트 코드 번호(DIRRS)에 의해, 존재할 수 있는 장애물이 위치하는 거리를 나타낼 수도 있다. 이것은 단지 10 내지 80cm 사이 거리의 측정만을 신뢰할 수 있다. 이러한 두 시스템은 DIRRS®를 위한 SHARP GP2DO2®및 IRODS®검출기를 위한 SHARP GP2DO5®를 이용하여 동작한다.
- 그 밖의 시스템들은 신호의 위상 시프트에 기초한다. 이들 장치는 근접 검출을 가능하게 한다. 이 장치들은 작은 적외선 수신기의 상부에 부착되고, 예를 들면, 로봇 주변에 배열되는 몇 개의 발광 다이오드로 구성된다. 발광 다이오드 중 하나가 그 반대편에 위치한 물체에 의해 반사되는 적외선을 방사하는 경우, 반사된 적외선의 세기가 수신기에 의해 검출되고, 비례하는 아날로그 전압으로 변환된다. 수신기로부터 물체 사이의 거리는, 방사된 신호와 수신된 신호 사이의 위상차를 측정함으로써 판정된다. 사용되는 수신기는 일반적으로 38 kHz 파장에 반응하는 SHARP®(GP1U52X 또는 GPU58X)®이다.
다른 시스템 간의 주요 차이점은, 한편으로는 로봇 주변에 발광 다이오드의 배열에 있고, 다른 한편으로는 다른 방사들 사이에 가능한 간섭을 고려한다는 것이다. 하나의 수신기는 그것과 관련된 것 이외의 이미터로부터 들어오는 반사 광선을 검출할 수 있다. 그 거리에 의한 물체 방향의 추정은 왜곡된다.
삼각 측량에서는 측정의 정밀도를 증가시키는 쪽으로 기여하는 반면에, 신호의 위상 시프트를 고려한 방법에 기반한 장치에서, 간섭은 거리 측정과 충돌한다.
본 발명의 하나의 목적은 작은 가정용 로봇에 쉽게 설치될 수 있고, 이동에 영향을 주지 않고, 작은 치수의 로봇에 의해 운반될 수 있도록 충분히 가볍고 작은 거리 측정 또는 물체 검출 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목적은 최대한 낮은 비용으로 고성능의 물체 거리 측정 및 검출 시스템을 제공하는 것으로, 특히, 1 센티미터와 거의 비슷한 해상도를 갖는 0 부터 10 m 인 검출 범위를 갖는 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 그 출력이 디지털이고, 로봇의 명령 프로세서로부터 제어되고 병렬 포트에 연결될 수 있는 측정 및 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점으로부터, 본 발명은 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리 측정 및 검출에 관한 것으로, 상기 프로세스는 a) 상기 제1 물체에 부착되고, 전기 방사 신호가 공급되는 이미터로부터 적외선을 방사하는 단계; 및 b) 상기 적외선이 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 수신기로의 상기 적외선의 리턴을 검출하는 단계 - 여기서, 상기 수신기는 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착되고, 수신 전기 신호를 발생함 - 를 포함하고, 상기 프로세스는 다음의 단계, 즉, 상기 제2 물체에 의한 반사 후에, 검출 전력에 대해, 상기 수신기에 의해 적외선이 검출되도록, 상기 방사된 적외선의 전력이 상기 검출 전력에 도달할 때까지 상기 전기 방사 신호를 제어함으로써, 상기 이미터에 의해 방사되는 적외선 전력을 점차적으로 변화시키는 단계; 및 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리 및 상기 검출 전력 사이의 대조에 의해 상관관계를 수립함으로써, 상기 검출 전력값으로부터 시작하여, 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 프로세스는 고체 물체의 검출을 위해 대기중에서 일반적으로 사용된다. 그러나, 또한 적외선에 대해 투과성이 있는 공간에 대해서도 적합하다. 따라서, 사용되는 물리적 원리는 전력-변조 적외선 신호를 방사하고, 반사에 의해 수신된 에너지를 측정하는 것으로 구성된다. 에너지는 통과하는 거리에 따라 감소하기 때문에, 소스에 의해 방사되는 파형의 전력은, 수신기에 의해 검출될 수 있는 에코가 획득될 때까지 증가된다. 따라서, 이 원리의 하나의 특성은, 장애물을 통과하는 거리를 고려하여, (이미터로부터의 명령어 신호의 진폭에 일반적으로 연결되는) 방사된 파형의 전력이 불충분한 경우, 반사된 파형이 수신기에 의해 검출되지 않는다는 사실을 이용하도록 구성되고, 장애물에 의해 발생된 에코 신호의 리턴을 검출하고, 그 전력이 수신기가 신호를 검출할 때까지 점차 증가하는 적외선을 방사하는 이미터를 구비함으로써, 거리가 측정된다. 완전한 방사 전력이 도달할 때에 시스템이 여전히 아무 것도 검출하지 못하는 경우, 이것은 고려된 임의의 거리에서, 탐사된 방향으로 아무 장애물도 없다는 것을 의미한다. 반면에, 수신기가 에코를 수신 및 검출한 경우, 이 에코가 진짜로 상기 방사된 신호의 에코인지를 검증하는 것이 바람직하다.
여기서 사용된 "수신기"라는 용어는 충분한 세기의 적외선을 수신한 경우에 전기 신호를 방출하는 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 일반적으로, 적외선 수신기는 광트랜지스터 또는 광다이오드로 구성되고, 적외선을 전력으로 변환하는 원리로 동작한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 프로세스에서,
a) 적외선은 전자발광 다이오드를 포함한 이미터를 이용하여, 850 내지 950 nm 사이의 특정 파장으로 방사되고,
b) 상기 파장을 특별히 검출하는 광트랜지스터 또는 광다이오드를 포함하는 수신기가 사용된다.
바람직하게는, 동일한 파장을 방사하는 다른 소스로부터의 방사를 구별하기 위해, 임의의 특정 펄스 주파수("캐리어 주파수"라고 부름)에서 펄스가 발생되는 방식으로 방사되는 적외선 파형이 특별히 검출되는 수신기가 사용되고, 상기 펄스 모드의 적외선 파형은 사각파 신호의 형식으로 상기 이미터에 대한 전력 공급장치로부터 발생된다.
실제로, 임의의 펄스 주파수에서 펄스 방식으로 방사되는 전자기 파형을 위한 특정 수신기가 상용화되어 있고, 상기 수신기는 적외선의 파장 및 공급 전력의 캐리어 주파수에 관한 2배의 특이성으로 특징되고, 여기서, 캐리어 주파수는 통상적으로 30 내지 60 kHz, 특히 38 kHz이다. 따라서, 50 또는 60 Hz인 전기 주요 주파수를 위한 특정 수신기를 사용할 필요가 없다.
사각파를 이용하여 상기 이미터에 전력을 발생하기 위해, 상기 이미터는 일반적으로 트랜지스터에 연결된다.
보다 정확하게는, 바람직한 실시예에 따르면 다음의 단계가 수행된다.
a) 상기 적외선이 임의의 펄스 주파수로 제공되는 모드로 방사되고,
b) 동일한 펄스 주파수를 갖는 경우, 상기 수신기에 의해 수신되는 반사된 파형이 검출된다.
펄스 모드로 방사하는 다이오드에 공급되는 전력은 그 범위를 상당히 증가시킬 수 있다. 실제로, 단시간 동안에 파형이 방사되는 정도에 대해, 방사된 파형의 전력은 증가될 수 있다. 사실상, 적외선 다이오드는 약간의 순간 이상 동안에 높은 전력으로 동작할 수 없고, 일시적으로 과부하를 견딘다. 따라서, 픽업으로부터 먼 거리에 있는 물체가 검출될 수 있다.
또한, 펄스 모드에서 적외선의 방사는 적외선 주변 공간을 포화시키는 것을 피할 수 있게 하여, 다른 시스템들이 서로에 대한 간섭없이 측정을 수행할 수 있게 한다.
장치의 특이성을 보다 증가시키기 위해, 특히, 동일한 형태의 다른 장치들이 동일한 캐리어 주파수에서 파형을 발생하는 이미터 주변에서 동작하고 있을 때에, 디지털 서명(또는 코드)이 상기 이미터에 공급되는 전기 신호에 삽입되어, 이미터에 의해 발생하는 적외선은 그것을 식별하는 서명을 포함한다. 임의의 비트수, 특히, 적어도 4비트의 디지털 서명이 상기 펄스 주파수에 부가될 수 있다.
수신기가 방사된 신호와 동일한 서명의 신호를 수신한 경우, 이것은 장애물이 검출된 것을 의미한다. 그리고 나서, 신호를 검출하는데 사용되는 감도 및 방사 전력으로부터 픽업과 장애물 사이의 거리가 추정된다. 검출된 신호의 서명이 다른 경우, 수신된 신호는 다른 소스로부터 들어온 것이고, 이것은 장애물이 검출되지 않았음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 방법의 바람직한 실시예에서,
- 상기 이미터 및 상기 수신기는 트랜지스터를 포함하거나 연결되어, 파형이 이미터에 의해 방사된 것인지의 여부, 및 상기 수신기에 의해 파형이 검출되었는지의 여부에 따라, 논리 "0" 또는 "1"의 전기 신호가 제공되고,
- 펄스 적외선 파형의 발생 모드는 사각파 전기 신호를 발생시키는 이미터의 공급 전원에 의해 발생되고, 특히, 38 kHz의 캐리어 주파수 또는 펄스발생 주파수에서, 상기 디지털 서명을 포함하는 전기 신호가 이미터에 공급되고,
- 이미터로 전달된 전기 신호를 상기 수신기에 의해 실질적으로 동시에 공급된 신호와 비교함으로써, 상기 수신기에 의해 공급된 전력의 서명이 상기 이미터에 공급된 전기 신호와 동일한 디지털 서명을 포함하는지에 대한 검사가 이루어진다.
따라서, 이미터 및 수신기에 연결된 전자 회로는 동일한 순간에 검출하도록 조사하는 적외선 신호의 방사를 시작한다. 측정되는 최대 거리는 10 m 정도이기 때문에, 본 발명에 따른 방법의 다른 혁신적이고 유익한 점은, 이러한 거리 내의 적외선의 통과 시간은 무시할 수 있다(10 m 정도에서 파의 속도는 68 ns이기 때문에)는 가정 위에 놓인다.
본 발명의 프로세스의 일실시예에서,
a) 전계-효과 트랜지스터에 의해 제어되는 상이한 값의 n 저항값으로부터 2n의 상이한 방사 전력 레벨을 포함하는 가변 전력 관선이 방사되어, 방사된 전력의 변화가 n 트랜지스터의 n 논리 명령어에 대응하는 n 비트에 대해 코딩된 디지털 신호에 의해, 트랜지스터의 제어로부터 초래되도록, 트랜지스터의 논리 명령어에 의해 조정되는 2n의 상이한 증가값을 포함하는 증가 세기 전류가 이미터에 공급될 수 있고,
b) 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리(D)는 상기 검출 전력에 대응하는 디지털 신호에 따라, 대조에 의해 사전에 결정되는 거리의 2n값 중에서 결정된다.
특히, 임의의 최대 방사 전력(P1)을 방사할 수 있는 다이오드 이미터가 사용되고, 임의의 최소 방사 전력(P2)을 검출할 수 있는 수신 다이오드가 사용되는데, P1 및 P2의 값은 거리가 0.5 내지 5 m 사이, 바람직하게는 0.1 내지 10 m 사이에서 측정될 수 있도록 정해지고, 특히, P1은 250 내지 500 mw/Sr 에서 변경되고, P2는 0.1 내지 10 mW/Sr(밀리와트/스테라디안) 사이에서 변경된다.
특히, 다음과 같은 이미터 및 수신기가 사용될 수 있다.
- 이미터
* 1A 전류를 이용한 100㎲ 방사
- 수신기
바람직하게는, 다수의 증가 전력의 펄스가 방사되고, 경우에 따라, i = 1 내지 n 을 갖는 다수의 상이한 Ri 값의 n 저항값에 따라, 2n가능 연속 거리 사이의 간격을 구성하는 측정의 정밀도가 적어도 10 cm, 바람직하게는 적어도 1 cm의 정밀도가 되도록 한다.
상기 Ri 저항값의 수 n은 장애물 측정의 감도를 결정한다.
상기 제1 물체와 연결된 레퍼런스 시스템에 대해 하나 또는 그 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 프로세스의 일실시예에 따르면, 그 프로세스는 다음의 단계, 즉,
- 상기 제1 물체로부터, 상기 제1 물체에 대해 알맞게 분포된 여러 방항으로 적외선을 방사하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 방향은 적어도 4 방향, 특히, 적어도 8 방향이 바람직하고, 상기 각 방향에 연관된 상기 적외선은 그 정점 각도가 5 내지 90도 사이인 원뿔형으로 방사되고, 상기 제1 물체의 주변에 위치한 상기 제2 물체가 검출되고, 상기 제1 물체에 연결된 레퍼런스 프레임에 대한 위치가 계산될 수 있다.
본 발명은 또한 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리 측정 및 검출을 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는,
- 상기 제1 물체에 부착되고, 전기 방사 신호가 공급되는 적외선 이미터, 및
- 상기 적외선이 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 상기 적외선의 리턴을 검출하기 위한 수신기를 포함하고,
상기 수신기는 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착되고, 수신 전기 신호를 발생하며, 상기 장치는 다음의 수단, 즉,
- 상기 제2 물체에 의한 반사 후에, 검출 전력에 대해, 상기 수신기에 의해 적외선이 검출되도록, 상기 방사된 적외선의 전력이 상기 검출 전력에 도달할 때까지 상기 전기 방사 신호를 제어함으로써, 상기 이미터에 의해 방사되는 적외선 전력을 점차적으로 변화시킬 수 있는 상기 전기 신호 제어 수단, 및
- 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리 및 상기 검출 전력 사이의 대조에 의해 사전에 수립된 상관관계를 이용하여, 상기 검출 전력값으로부터 시작하여, 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산하기 위한 수단을 더 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 장치는,
- 임의의 적외선 파장에서 특히 방사하는 전자발광 다이오드를 포함하는 이미터,
- 상기 임의의 적외선 파장을 특히 검출하는 광트랜지스터 또는 광다이오드를 포함하는 수신기를 포함한다.
상기 장치의 바람직한 실시예에 따르면,
- 상기 이미터에 의해 방사되는 적외선의 전력의 점차적인 변화를 가능하게 하는 상기 전기 신호를 제어하는 수단은, 상기 적외선이 서명을 포함하는 특정 모드에서 방사되도록, 상기 제1 전기 방사 신호를 제어하는 제1 프로세서를 포함하고,
- 상기 제1 프로세서는 상기 이미터의 특정 모드 방사가 임의의 펄스발생 주파수를 갖는 펄스 모드 방사가 되도록 프로그램되고,
- 상기 전기 방사 신호를 제어하는 상기 제1 프로세서는 상기 이미터의 특정 모드 방사가 디지털 서명을 포함하는 펄스 모드 방사가 되도록 프로그램되고,
- 상기 제1 프로세서는, 상기 전기 방사 신호는 사각파 신호이고, 상기 적외선의 디지털 서명이 상기 이미터에 상기 사각파 신호가 공급되었는지의 여부에 따라 논리 신호 "1" 또는 "0"의 형식으로 나타나도록 프로그램되며,
- 상기 제1 물체로부터 수신기에 의해 수신되는 반사된 적외선이 상기 제1 물체상에 위치한 이미터로부터 발생되었는지를 판단하기 위해, 상기 제1 프로세서는 상기 제1 물체상의 상기 이미터로부터 들어오는 상기 반사된 적외선과 다른 물체로부터 직접적 또는 간접적으로 들어오는 적외선을 구별할 수 있도록 상기 서명을 검증하는 수단을 포함하고,
- 상기 디지털 서명 검증 수단은, 상기 제1 물체의 이미터에 전력을 공급하는 전기 신호를 동일한 상기 제1 물체상의 수신기에 의해 제공되는 전기 신호와 비교하기 위한 수단을 포함하고,
* 상기 제1 프로세서는, n비트의 디지털 신호에 의해, 상기 이미터, 특히 전자발광 다이오드에 의해 방사되는 적외선의 전력이 2n증가값을 취할 수 있도록, 전계 효과 트랜지스터를 통해 상기 이미터의 전원 공급장치에 실장되는 상이한 값의 n 저항값을 제어하고,
* 상기 수신기에 연결되는 상기 제1 프로세서는, 상기 수신기에 의해 제공된 전기 신호가 동일한 서명, 특히 상기 디지털 신호를 포함하는지를 검증하고,
* 상기 제1 프로세서는 상기 검출 전력의 2n가능한 값들 중에서 획득된 값을 나타내는 n비트로 구성된 신호를 제2 프로세서에 전송하고,
* 상기 제2 프로세서는 상기 2n검출 전력값에 대한 거리의 2n가능값의 대조로부터의 상관관계에 의해 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 다음과 같은 거리 측정에 필요한 애플리케이션에 사용될 수 있다.
- 운전 안전을 위한 차량들 사이의 거리 측정
- 용기내의 잔존 레벨 측정
- 생산 라인에서의 물체 카운팅
본 발명은 또한, 제1 물체 주변에 미지의 방향에 위치할 수 있는 제2 물체의 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다수의 측정이 다수의 픽업을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 여기서, 각 픽업은 조합된 이미터 및 수신기를 포함하고, 이미터 및 수신기는 서로에 대해 고정되고, 전술된 본 발명에 따른 거리 측정 프로세스에 의해, 상기 이미터는 여러 방향으로 광선을 방사하도록 배열되는데, 여기서, 상기 방향은 적어도 4 방향, 특히 적어도 8 방향이 바람직하고, 상기 각 방향에 연관된 광선은 그 정점 각도가 5 내지 90도 사이인 원뿔형으로 방사되고, 상기 제1 물체의 주변에 위치한 상기 제2 물체가 검출되고, 상기 제1 물체에 연결된 레퍼런스 프레임에 대한 위치가 계산될 수 있다.
본 발명은 또한, 전술된 것과 같이 배열되고, 상기 제1 물체에 고정되는 다수의 이미터-수신기 유닛을 포함하는 장애물 검출 및 거리 측정 장치에 관한 것으로, 상기 이미터-수신기 유닛은 상기 제1 프로세서 및 제2 프로세서에 연결된다.
다른 관점에 따라, 본 발명은 장애물을 검출 및 회피하기 위한 가동 로봇을 제공하며, 상기 가동 로봇은 전술된 것과 같은 검출 및 거리 측정 장치를 포함하는 수단에 의해 제어되는 이동 수단을 포함하고,
* 하나 또는 그 이상의 장애물이 가동 로봇의 주변에 있는 경우,
* 상기 가동 로봇이 상기 장애물이 위치한 방향과 일치하는 방향으로 이동하는 경우,
* 상기 가동 로봇과 상기 장애물 사이의 측정 거리가 상기 가동 로봇의 이동 속도에 대한 특정값 이하인 경우에, 상기 장치는 주변에 위치한 다른 장애물을 고려하면서 경로의 변경을 프로그램한다.
본 발명은 또한, 차량(vehicle), 특히 로봇에 의해 장애물을 검출 및 회피하기 위해, 전술된 것과 같은 본 발명에 따른 측정 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하며, 여기서,
* 상기 차량은 제1 물체에 대응하고,
* 상기 장애물은 제2 물체에 대응하며,
* 상기 차량과 상기 장애물 사이의 측정 거리가 상기 차량의 이동 속도에 대한 특정값 이하인 경우에, 상기 차량은 주변에 위치한 다른 장애물을 고려하면서 경로의 변경을 프로그램한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 장애물 검출 및 거리 측정 장치가 장착된 이동체, 특히 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 다음의 상세한 실시예를 참조하여 보여질 것이다.
본 발명은 제1 물체 및 제2 물체 사이의 거리 측정에 관한 것이다. 또한 본 발명은 제1 물체 근처의 미지의 방향에 위치하는 장애물일 수 있는 상기 제2 물체의 검출 방법에 관한 것으로, 여기서, 상기 제1 물체는 특히 로봇일 수 있다. 그리고, 본 발명은 장애물 검출 및 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리 측정을 위한 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 접촉없이 거리 측정 및 장애물 검출을 수행하는 방법에 관한 것으로, 여기서, 적외선 이미터 및 적외선 수신기가 사용된다.
도1은 8개의 장애물 검출 적외선 픽업(pickups)이 설치된 본 발명에 따른 가동 로봇의 개략도.
도2는 본 발명에 따른 발광 다이오드에 전달되는 전류를 나타내는 8개의 빗금친 막대에 의해 개략적인 증가를 보여주는 그래프의 일부분을 도시한 도면 - 여기서, 이 그래프는 전류의 주기적인 변화량의 1주기에 대응하거나(3비트로 코딩된 명령어 신호의 경우), 사이클의 일부분(예로, 1/2 사이클)에 대응함 -
도3은 적외선 이미터-수신기에 의해 교환되는 신호의 분석, 제어 및 처리를 위한 전자 회로(도1의 참조번호 3)의 구조를 도시한 개략도.
발명의 요약
본 발명은 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리를 측정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 제1 물체에 부착된 이미터로부터 적외선을 방사하는 단계 - 상기 적외선은 상기 제2 물체쪽으로 방사됨 -, 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착된 수신기에서, 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 상기 적외선의 리턴을 검출하는 단계를 포함한다. 본 발명은 상기 제2 물체에 의해 반사된 적외선이 상기 수신기에 의해 검출된 후로부터, 상기 이미터에 의해 방사된 적외선의 전력이 방사된 파형의 전력에 대응하는 검출 전력에 도달할 때까지, 상기 방사된 적외선의 전력을 점차적으로 변화시키는 단계, 및 상기 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리와 검출 전력 사이의 상관관계를 설정함으로써, 상기 검출 전력값으로부터, 상기 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 검출 및 거리 측정을 위한 방법에 관한 것이다.
도1은 로봇(1)과 같은 움직이는 몸체에 8개 방향으로 분포되는 8개의 픽업을 가진 장치의 개략도로서, 원뿔형의 방사된 광선(13) 및 장애물(2)에 의해 수신기(5)로 다시 반사된 광선(14)을 보여주고 있다.
도2는 발광 다이오드에서의 (16개 중) 8개의 전류 레벨, 및 이에 따른"1110111101" 10 비트의 디지털 서명에 대응하는, 발광 다이오드에 의해 방사된 파의 (16개 중) 8개의 전력 레벨을 나타내고, 여기서 상기 파는 38 kHz 펄스 모드로 방사된다.
도3은 마이크로컨트롤러(8), 3개의 수신기(5)(U5 내지 U12) 및 외부 프로세서(9)(U13)에 연결된 8개의 발광 다이오드(4)(D1 내지 D8)를 나타내는 전자 부품의 개략도를 나타낸다. 프로세서(8)와 프로세서(9) 사이의 통신은 개방 콜렉터 출력을 갖는 플립-플롭형 레지스터(11)(U3)를 통해 수행된다.
거리 측정 시스템은 8개의 이미터(4) 및 8개의 수신기(5)로 구성되는, 로봇(1)에 탑재되는 8개의 픽업(Cp0내지 Cp7)으로 이루어진다. 각 수신기(5)는 대응하는 이미터(4)의 상부에 탑재된다. 이미터(4)는 제1 물체 주변의 공간에 일정하게 분포된 8개 방향으로 적외선을 방사하도록 배열되고, 각각의 이미터는 그 정점이 상기 이미터와 일치하고, 정점에서의 각도가 20°인 원뿔(13)을 정의하는 공간에서 한 방향으로 광선을 방사한다.
이 시스템은 제1 물체를 형성하는 로봇(1)에 의한 장애물의 검출 및 회피에 유용하다. 장애물로부터의 거리 측정 및 검출에 따라, 측정된 거리가 주어진 값보다 작은 경우에, 일반적으로 로봇의 경로에서 변화가 이루어진다.
각 이미터(4)(D1 내지 D8)는 상품명 SIEMENS®LD274인 적외선 전자발광 다이오드로 구성되고, 각 수신기(5)(U5 내지 U12)는 상품명 TEMIC®TSOP 1838®인 고-이득 광트랜지스터이다. 발광 다이오드 LD274의 특성은 방사각 θ= 20°, 전류 I =100 mA, 파장 λ= 950 nm, 조도(irradiance) W = 35 mW/Sr 이다. 수신기 TSOP 1838의 특성은 수신 각도 θ= 90°, 파장 λ= 950 nm, 조도 W = 0.3 mW/Sr, 캐리어 주파수 f = 38kHz 이다.
각 발광 다이오드에 대해 동일한 전류가 동시에 인가되어, 동일한 적외선 방사를 발생하게 된다.
마이크로컨트롤러(8)(U1) 및 외부 프로세서(9)(U13)는 레지스터(11)(U3)를 통해 서로 연결된다. 마이크로컨트롤러(8)와 외부 프로세서(9) 사이의 인터페이스는 레지스터(10)(U4)에 의해 동기된다. 최종적으로, 마이크로컨트롤러(8)는 8개의 이미터(4)를 직접 조정하고, 레지스터(U12)를 통해 8개의 수신기(5)에 의해 전달되는 데이터를 분석한다.
사용된 구성요소들의 레퍼런스는 다음과 같다.
* 오픈 콜렉터(open collector)
적외선 다이오드의 방사 제어는, 한편으로는 각 이미터에 관련된 디지털 서명을 정의하고, 다른 한편으로는 다이오드의 방사 레벨을 제어하기 위해, 변조된 진폭인 38 kHz의 캐리어 주파수로 사각파 신호를 공급하는 마이크로컨트롤러(8)에 의해 펄스 모드로 수행되는데, 여기서 스텝(도2)의 높이에 대응하는 다이오드의 방사 레벨은 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 상태에 따라 변하고, 각 칼럼에 대하여 다이오드에 공급되는 신호는, 도2에 도표로 나타낸 바와 같이 "1110111101"과 같은 10비트로 포맷된 디지털 서명을 포함하며, 값 "1"의 각 비트에 대해 캐리어 주파수의 9개 펄스열이 대응하여, 그 총 길이는 이 예에서 약 237 마이크로초와 같고, "0" 값의 각 비트에 대해 동일한 길이의 시간 동안 다이오드에 대한 전력 차단에 대응한다.
도2에서의 디지털 서명의 개략적 표현은, 각 칼럼이 10개의 시간 단위로 나눠지는 경우, (38 kHz의 주파수로 펄스가 발생되는) 전력이 4번째 및 9번째 시간 단위에서 차단된다.
디지털 서명(6)의 검증은, 레지스터(12)를 통해 대응하는 수신기(5)에 의해 실질적으로 동시에 공급되는 전기 신호와 이미터(4)로 전송된 전기 신호를 비교하는 마이크로컨트롤러(8)에 의해 달성된다.
각 수신기(5)는 트랜지스터(미도시)를 포함하고, 상기 캐리어 주파수에서 발생되는 전파가 수신기(5)에 의해 검출되는지의 여부, 즉, 전파가 이미터로부터 방사되어 장애물에 의해 반사되었는지의 여부에 따라 논리 1 또는 0 신호를 제공한다.
각 이미터(4)는 후술되는 바와 같이 트랜지스터(72)에 연결되고, 이것은 논리 1 또는 0 신호에 의해 제어되어, 상기 캐리어 주파수에서 발생되는 전파가 방사되는지의 여부에 따라 적외선이 발생된다.
병렬이인 4개의 브랜치(branches)를 포함하고, 8개의 발광 다이오드에 대해 공통인 전원 공급 장치에 삽입되는 부품(71, 72)이 8개의 발광 다이오드(4)(D1 내지 D8)에서의 전류의 16 레벨(또는 스텝)의 발생을 가능하게 하고, 각 브랜치는 FET 트랜지스터(Q1 내지 Q4)와 직렬로 연결되는 저항(R1 내지 R4)을 포함한다.
이러한 구성에 따라, 각 다이오드는 트랜지스터(72)(Q1 내지 Q4)에 의해 제어되는 상이한 값의 4개 저항(71)(R1 내지 R4)으로부터의 16(24)개의 상이한 값(또는 스텝)의 방사 전력을 포함하는 가변 전력 빔을 방사하도록 이루어지는데, 이것은 상기 트랜지스터의 논리 명령어(COM0 내지 COM3)에 따라 증가하는 16개의 상이한 값을 포함하는, 증가하는 세기의 전류를 제공할 수 있게 한다. 방사되는 각 전력 레벨은, 상기 4개 저항의 4개의 논리적 제어에 대응하는 4비트의 디지털 신호에 대응한다. 대응하는 거리와 16개의 가능 검출 전력 사이에 사전 조정이 수행되어, 상기 검출 전력에 대응하는 디지털 신호에 따라, 외부 프로세서(9)가 (프로세서(8)에 의해 주기적으로 공급되어, 프로세서(9)로 송신되는) 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 가능 제어 거리의 16개 값들 중에서, 로봇과 장애물 사이의 거리(D)를 판정할 수 있게 된다. 따라서, 저항(R1 내지 R4)의 4개 명령어(COM0 내지 COM3)의 논리 명령어(0 또는 5 볼트)에 따라, 다소 큰 전류가 적외선 발광 다이오드(D1 내지 D8)에설정되어, 이에 따라, 도2에 나타난 것과 유사한 타이밍을 갖는 증가하는 전력의 적외선 빔이 각 다이오드에 대해 동시에 생성된다.
4개 저항(7)의 제어는 트랜지스터(72)에 의해 수행되고, 그 분극(polarization)은 5볼트에서 직접 이루어진다. 여기에, 전력의 16 부분 또는 스텝에 대해 4 제어 또는 검색이 존재한다. 저항은 2의 배수인 상이한 값으로 선택된다. 따라서, 하나의 저항값에서의 전류는 다음의 2배이다. 발광 다이오드에 대한 공통 전류는, 예를 들면, 10 비트(여기서, 1110111101)에 대해 코딩된 서명을 가진, 도2에 도시된 것과 같다.
반사되는 적외선 신호의 검출은, 38 kHz의 주파수로 발생되는 950 nm IR 광선을 수신하거나 또는 수신하지 못할 때에, 0 또는 5 볼트의 논리 신호를 출력하는 것과 같이 제공되는 집적 회로를 포함하는 수신기(5)를 이용하여 수행된다. 수신기에 대해, 수신기 전원 공급은, 공급 전원에서의 작은 변화가 잘못된 검출을 초래할 수 있기 때문에, (10㎌ 콘덴서 및 330Ω저항을 포함한) 필터(51)를 이용하여 필터링되어야 한다.
방사된 전력과 픽업과 장애물 사이 거리 간의 상관관계가 설정되는 보정 후에, 획득된 응답에 따라 거리의 수적인 측정을 가질 수 있다.
아래의 표1은, 다음의 저항값 R1 = 15 Ω, R2 = 35 Ω, R3 = 68 Ω, R4 = 150 Ω을 갖는, 장애물과 같은 흰색의 거친면에서 수행되는 측정예를 이용하여 도시한 것이다.
표1
8개 픽업에 의해 이루어지는 측정값의 통신 및 송신을 조정할 수 있는 전자 회로가 도3에 나타나있다.
도3에 도시된 회로는 각각 8비트로 데이터를 제공하는 8개의 픽업에 각각 대응하는 8개의 측정값의 송신을 가능하게 한다. 이를 위하여, (16 전력값이 4비트로 2진 코딩됨) 4비트에 대한 픽업의 측정값과 (역시 4비트로 코딩되는) 연관된 수신기의 식별의 혼합이 사용된다.
여기서, 8-비트 버스가 외부 프로세서(9)에 사용되기 때문에, 측정값의 송신 모드는 병렬로 이루어진다. 8-비트 버스상의 8개 측정값 모두에 대응하는 데이터의 양을 내보내는 것은 불가능하기 때문에, 측정값은 하나씩 증가시킴으로써 간소화된다. 따라서, 8개의 상이한 측정값을 제공하는 획득 시퀀스에 대해, 이들 데이터를 획득하기 위해 외부 프로세서(9)에 의해 8개 판독값이 필요하다.
마이크로컨트롤러(8)(U1)와 외부 프로세서(9)(U13) 사이의 인터페이스는 오픈 콜렉터 출력을 이용하여 플립-플롭형의 레지스터(11)(U3)에 의해 수행되고, 마이크로컨트롤러(8)에 의해 로딩(또는 측정값의 기록)이 수행되며, 엔트리(또는 측정값의 판독)는 다음에 장애물에 대응하는 거리를 계산하는 외부 프로세서에 의해 수행된다.
그리고 나서, 마이크로컨트롤러(8)는, 외부 프로세서(9)가 레지스터(10)(U4)상의 플립-플롭(세팅/리셋) 값을 판독함으로써 판독을 수행하는 것을 알린다. 그리고, 마이크로컨트롤러가 새로운 측정값을 레지스터에 입력하면, 플립-플롭은 재시작된다. 프로세서로의 전송이 시작되면, 측정 단계는 정지된다. 외부 프로세서가 사용중인 경우, 마이크로컨트롤러는 거리 측정으로 리턴한다.

Claims (24)

  1. 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리 측정 및 검출 방법에 있어서,
    a) 상기 제1 물체에 부착되고, 전기 방사 신호가 공급되는 이미터로부터 적외선을 방사하는 단계; 및
    b) 상기 적외선이 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 수신기로의 상기 적외선의 리턴을 검출하는 단계 - 여기서, 상기 수신기는 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착되고, 수신 전기 신호를 발생함 -
    를 포함하고,
    상기 프로세스는 다음의 단계, 즉,
    c) 상기 제2 물체에 의한 반사 후에, 검출 전력에 대해, 상기 수신기에 의해 적외선이 검출되도록, 상기 방사된 적외선의 전력이 상기 검출 전력에 도달할 때까지 상기 전기 방사 신호를 제어함으로써, 상기 이미터에 의해 방사되는 적외선 전력을 점차적으로 변화시키는 단계; 및
    d) 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리 및 상기 검출 전력 사이의 대조에 의해 상관관계를 수립함으로써, 상기 검출 전력값으로부터 시작하여, 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적외선은 상기 이미터의 서명 특성을 포함하는 특정 모드에서 방사되는
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서명은 상기 이미터의 특정 모드 방사, 특히, 임의의 펄스발생 주파수를 갖는 펄스 모드(pulsed mode) 방사로 특징되는
    방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 서명은 디지털 서명, 특히 펄스 모드 방사와 관련되는 디지털 서명인
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 방사 신호는 사각파 신호이고, 상기 적외선의 디지털 서명은, 상기 이미터에 상기 사각파 신호가 공급되었는지의 여부에 따라, 논리 신호 "1" 또는"0"의 형식으로 나타나는
    방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물체로부터 수신기에 의해 수신되는 반사된 적외선이 상기 제1 물체상에 위치한 이미터로부터 발생되었는지를 판단하고, 상기 제1 물체상의 상기 이미터로부터 들어오는 상기 반사된 적외선과 다른 물체로부터 직접적 또는 간접적으로 들어오는 적외선을 구별할 수 있도록 상기 서명이 검증되는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 서명을 검증하기 위해, 상기 제1 물체의 이미터에 전력을 공급하는 전기 신호가 동일한 상기 제1 물체상의 수신기에 의해 제공되는 전기 신호와 비교되는
    방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물체에 대한 레퍼런스 경계의 프레임에 대해 하나 또는 그 이상의 제2 물체의 위치를 결정하도록 설계되고,
    상기 제1 물체로부터, 상기 제1 물체에 대해 알맞게 분포된 여러 방항으로 적외선을 방사하는 단계 - 여기서, 상기 방향은 적어도 4 방향, 특히 적어도 8 방향이 바람직하고, 상기 각 방향에 연관된 상기 적외선은 그 정점 각도가 5 내지 90도 사이인 원뿔형으로 방사되고, 상기 제1 물체의 주변에 위치한 상기 제2 물체가 검출되고, 상기 제1 물체에 연결된 레퍼런스 프레임에 대한 위치가 계산될 수 있음 -
    를 더 포함하는 방법.
  9. 제1 물체와 제2 물체 사이의 거리 측정 및 검출을 위한 장치에 있어서,
    상기 제1 물체에 부착되고, 전기 방사 신호가 공급되는 적외선 이미터; 및
    상기 적외선이 상기 제2 물체에 의해 반사된 후에, 상기 적외선의 리턴을 검출하기 위한 수신기 - 상기 수신기는 상기 이미터에 인접하여 상기 제1 물체에 부착되고, 수신 전기 신호를 발생함 -
    를 포함하고,
    상기 장치는 다음의 수단, 즉,
    상기 제2 물체에 의한 반사 후에, 검출 전력에 대해, 상기 수신기에 의해 적외선이 검출되도록, 상기 방사된 적외선의 전력이 상기 검출 전력에 도달할 때까지상기 전기 방사 신호를 제어함으로써, 상기 이미터에 의해 방사되는 적외선 전력을 점차적으로 변화시킬 수 있는 상기 전기 신호 제어 수단; 및
    상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리 및 상기 검출 전력 사이의 대조에 의해 사전에 수립된 상관관계를 이용하여, 상기 검출 전력값으로부터 시작하여, 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산하기 위한 수단을 더 포함하는
    장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이미터는 임의의 적외선 파장에서 특히 방사하는 전자발광 다이오드를 포함하고,
    상기 수신기는 상기 임의의 적외선 파장을 특히 검출하는 광트랜지스터 또는 광다이오드를 포함하는
    장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 이미터에 의해 방사되는 적외선의 전력의 점차적인 변화를 가능하게 하는 상기 전기 신호를 제어하는 수단은, 상기 적외선이 서명을 포함하는 특정 모드에서 방사되도록, 상기 제1 전기 방사 신호를 제어하는 제1 프로세서를 포함하는
    장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 이미터의 특정 모드 방사가 임의의 펄스발생 주파수를 갖는 펄스 모드 방사가 되도록 프로그램되는
    장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 전기 방사 신호를 제어하는 상기 제1 프로세서는, 상기 이미터의 특정 모드 방사가 디지털 서명을 포함하는 펄스 모드 방사가 되도록 프로그램되는
    장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는, 상기 전기 방사 신호는 사각파 신호이고, 상기 적외선의 디지털 서명이 상기 이미터에 상기 사각파 신호가 공급되었는지의 여부에 따라 논리 신호 "1" 또는 "0"의 형식으로 나타나도록 프로그램되는
    장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물체로부터 수신기에 의해 수신되는 반사된 적외선이 상기 제1 물체상에 위치한 이미터로부터 발생되었는지를 판단하기 위해, 상기 제1 프로세서는 상기 제1 물체상의 상기 이미터로부터 들어오는 상기 반사된 적외선과 다른 물체로부터 직접적 또는 간접적으로 들어오는 적외선을 구별할 수 있도록 상기 서명을 검증하는 수단을 포함하는
    장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디지털 서명 검증 수단은, 상기 제1 물체의 이미터에 전력을 공급하는 전기 신호를 동일한 상기 제1 물체상의 수신기에 의해 제공되는 전기 신호와 비교하기 위한 수단을 포함하는
    장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는, n비트의 디지털 신호에 의해, 상기 이미터, 특히 전자발광 다이오드에 의해 방사되는 적외선의 전력이 2n증가값을 취할 수 있도록, 전계 효과 트랜지스터를 통해 상기 이미터의 전원 공급장치에 실장되는 상이한 값의 n 저항값을 제어하고,
    상기 수신기에 연결되는 상기 제1 프로세서는, 상기 수신기에 의해 제공된 전기 신호가 동일한 서명, 특히 상기 디지털 신호를 포함하는지를 검증하고,
    상기 제1 프로세서는 상기 검출 전력의 2n가능한 값들 중에서 획득된 값을 나타내는 n 비트로 구성된 신호를 제2 프로세서에 전송하고,
    상기 제2 프로세서는 상기 2n검출 전력값에 대한 거리의 2n가능값의 대조로부터의 상관관계에 의해 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 거리를 계산하는
    장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이미터, 특히 발광 다이오드는 임의의 최대 방사 전력을 방사할 수 있고, 상기 수신기, 특히 수신 다이오드는 임의의 최소 방사 전력을 검출할 수 있고, 상기 최대 방사 전력값은 0.5 내지 5 m 사이, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 m 사이의 거리를 측정할 수 있도록 이루어지는
    장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    검출 전력 단계의 수 및 상이한 값 Ri(i = 1)의 저항값의 수 n은, 상기 2n가능 연속 거리들 사이에 간격을 구성하는 측정의 정밀도가 적어도 10 cm, 바람직하게는 적어도 1 cm가 되도록 이루어지는
    장치.
  20. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물체에 대한 레퍼런스 경계의 프레임에 대해 하나 또는 그 이상의 제2 물체의 위치를 결정하도록 설계되고,
    상기 제1 물체로부터, 상기 제1 물체에 대해 알맞게 분포된 여러 방항으로 적외선을 방사하는 다수의 이미터 및 수신기 - 여기서, 상기 방향은 적어도 4 방향, 특히 적어도 8 방향이 바람직하고, 상기 각 방향에 연관된 상기 적외선은 그 정점 각도가 5 내지 90도 사이인 원뿔형으로 방사되고, 상기 제1 물체의 주변에 위치한 상기 제2 물체가 검출되고, 상기 제1 물체에 연결된 레퍼런스 프레임에 대한 위치가 계산될 수 있음 -
    를 더 포함하는 장치.
  21. 장애물을 검출 및 회피하기 위한 가동 로봇에 있어서,
    상기 가동 로봇은 상기 제9항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 제어 수단에 의해 제어되는 이동 수단을 포함하고,
    * 하나 또는 그 이상의 장애물이 가동 로봇의 주변에 있는 경우,
    * 상기 가동 로봇이 상기 장애물이 위치한 방향과 일치하는 방향으로 이동하는 경우,
    * 상기 가동 로봇과 상기 장애물 사이의 측정 거리가 상기 가동 로봇의 이동 속도에 대한 특정값 이하인 경우에, 상기 장치는 주변에 위치한 다른 장애물을 고려하면서 경로의 변경을 프로그램하는
    가동 로봇.
  22. 차량(vehicle), 특히 로봇에 의해 장애물을 검출 및 회피하기 위해, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법 및 장치의 애플리케이션에 있어서,
    * 상기 차량은 제1 물체에 대응하고,
    * 상기 장애물은 제2 물체에 대응하며,
    * 하나 또는 그 이상의 장애물이 상기 차량의 주변에 있는 경우,
    * 상기 차량이 상기 장애물이 위치한 방향과 일치하는 방향으로 이동하는 경우,
    * 상기 차량과 상기 장애물 사이의 측정 거리가 상기 차량의 이동 속도에 대한 특정값 이하인 경우에, 상기 차량은 주변에 위치한 다른 장애물을 고려하면서 경로의 변경을 프로그램하는
    애플리케이션.
  23. 차량에 고정 탑재되는 적어도 2개의 적외선 픽업 - 상기 각 픽업은 상기 차량 주변 공간의 제1 부분에 적외선을 방사할 수 있는 이미터, 및 상기 차량 주변 공간의 제2 부분으로부터 수신되는 적외선에 반응하는 수신기를 포함함 - ;
    일정하고 주기적으로 변하도록 적응되는, 상기 이미터에 공급되는 전력을 제어하는 전자 수단 - 여기서, 각 픽업의 이미터에 의해 방사되는 적외선의 단계적인 증가를 가져오도록, 상기 이미터에 전력이 공급됨 - ;
    한편으로는, 상기 픽업으로부터 상기 수신기에 의해 전달되는 신호로부터, 다른 한편으로는, 상기 픽업의 이미터에 공급되는 전력을 제어하기 위한 상기 전자 수단에 의해 전달되는 신호 또는 데이터로부터, 장애물의 검출 및/또는 차량과 물체 사이의 거리 측정을 위한 전자 수단
    을 포함하는 차량.
  24. 제21항 또는 제23항에 따른 차량에 있어서,
    다수의 적외선 이미터를 공급하기 위한 공통 라인;
    상기 공통 라인에 삽입되는 다수의 브랜치 - 상기 각 브랜치는 저항을 가지며, 스위치를 포함하고, 상기 브랜치들은 병렬로 연결됨 - ;
    상기 이미터에 전달되는 전류가 단계적으로 변하도록, 개방 또는 폐쇄 디지털 명령어를 상기 스위치로 전달하도록 적응되는 수단
    을 포함하는 차량.
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