KR20090035216A - 레이저 측량장치 - Google Patents

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Abstract

주변환경의 변화에도 높은 수광효율을 유지하고, 잡음을 억제하여 보다 정확한 측량이 가능하면서도 원거리 측정도 가능한, 제품안전성 및 신뢰성이 보장되는 레이저 측량장치가 제안된다. 본 발명에 따른 레이저 측량장치는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 제1발광부 및 제2발광부를 포함하고, 양 발광부로부터의 광 중 어느 하나는 투과하고, 다른 하나는 반사하는 광학거울을 포함한다. 이러한 두가지 파장광을 수광하기 위하여 각각 파장의 광을 통과시키는 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터를 포함하고, 이들을 통하여 레이저 측량장치로 입사한 광은 수광부에서 수광한다. 발광광 및 수광광의 시간데이터는 제어부에서 이를 연산한다.
레이저, 광센서, 근적외선

Description

레이저 측량장치{Light detection and ranging apparatus}
본 발명은 레이저 측량장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주변환경의 변화에도 높은 수광효율을 유지하고, 잡음을 억제하여 보다 정확한 측량이 가능하면서도 원거리 측정도 가능한, 제품안전성 및 신뢰성이 보장되는 레이저 측량장치에 관한 것이다.
3차원적으로 공간 및 물체를 인식할 수 있는 공간/물체인식센서는 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있다. 공장이나 빌딩, 생산현장과 같이 정형화된 환경에서 주로 사용되는 접촉식 센서에 비하여 비접촉식 공간인식센서는 측정범위와 대상이 다양하고 정형화되지 않은 환경에도 유연하게 적용할 수 있다.
비접촉식 3차원 공간인식센서는 음파(초음파) 또는 특정 주파수의 전자기파(레이저, 및 RF 등)를 발사하여 물체로부터 반사되는 파형으로부터 진폭, (왕복)시간 및 위상값 등을 추출함으로써 측정대상물체까지의 거리, 물체의 너비, 및 물체의 높이와 같은 정보를 취득하는 센서이다.
이 중, RF나 초음파를 이용한 공간인식센서는 파의 수렴성이 약하고 공간 분해능이 떨어져 주로 근거리(수m)의 공간인식용으로 제한적으로 사용된다. 주로, 자동차용 후방감지센서, 및 청소로봇과 같은 분야에 이용된다. 반면, 광원을 이용한 센서는 빔의 수렴성 조절이 용이하고 측정속도, 정밀도, 및 단위시간당 측정거리 등이 우수하여 고분해능, 원거리 측정가능성(수km), 및 고속측정이 요구되는 건축, 군사, 자율주행로봇, 지형측정, 우주, 및 항공분야 등 매우 다양한 분야에 다양한 방식으로 응용되고 있다.
광원을 이용하여 공간상의 물체까지의 거리를 측정하는 방식은 크게 삼각측량 방식, 비행시간(Time-Of-Flight, TOF)방식 및 간섭계(Interferometer)방식으로 나눌 수 있다.
삼각 측량법은 이미 위치 정보를 알고 있는 두 점과 측정하고자 하는 점이 이루는 삼각형을 분석하여 공간상의 소정위치를 판단하는 방법이다. 간섭계를 이용한 측정법에서는 광을 일정 주파수의 사인파로 변조하여 물체에 조사하고, 원래의 광과 반사된 광이 각기 다른 광경로를 이동한 후 합쳐질 때 나타나는 두 광의 경로차(Optical Path Difference)를 이용하여 거리를 측정한다. TOF 방식은 펄스 광을 공간상으로 조사하고 물체로부터 되돌아오는 펄스를 광검출소자를 통해 검지하여 두 펄스간의 시간차를 계산하여 거리를 산출한다.
삼각 측량법은 가까운 거리에서는 정밀도가 뛰어나지만 측정 거리가 멀어질수록 오차가 커져 원거리 측정용에는 사용할 수 없으며, 간섭계 측정방식은 기준광과 측정광 간의 광 경로차를 이용하기 때문에 측정광을 반사시킬 수 있는 구조의 반사체를 측정 대상에 부착하여야 하는 단점이 있다. 즉, 간섭계 측정방식의 공간인식센서는 측정대상을 수mm정도의 매우 높은 정밀도로 측정할 수는 있으나, 전술한 사용상의 제약과 장치가 고가라는 단점이 있다.
이에 반해 TOF방식의 센서는 측정 대상에 특별한 장치를 부착하지 않더라도 물체로부터 산란되어온 펄스 광원을 검출하여 비교적 간단하게 거리를 계산할 수 있어 공간상의 제약 없이 원거리 측정이 용이한 장점을 가지고 있다. 그러나 TOF 측정방식은 반사된 펄스를 계측한 시간차로 거리를 계산하기 때문에 물체에서 산란되어 되돌아오는 미약한 반사펄스를 검출할 수 있는 고효율의 광학계가 필요하다.
따라서, 구조가 간단하고 사용상의 제약이 적은 TOF방식의 센서에서 수광효율을 보다 높일 수 있는 방법의 개발이 요청되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 주변환경의 변화에도 높은 수광효율을 유지하고, 잡음을 억제하여 보다 정확한 측량이 가능하면서도 원거리 측정도 가능한, 제품안전성 및 신뢰성이 보장되는 레이저 측량장치를 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 측량장치는 제1파장의 광을 발광하는 제1발광부; 제2파장의 광을 발광하고, 제1발광부와 수직하게 위치하는 제2발광부; 제1파장의 광 및 제2파장의 광 중 어느 하나의 광은 투과하고, 다른 하나의 광은 반사하는 광학거울; 제1파장의 광을 통과시키는 제1대역통과필터; 제2파장의 광을 통과시키는 제2대역통과필터; 및 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터 중 어느 하나를 통하여 입사하는 광을 수광하는 수광부;를 포함한다. 또한, 레이저 측량장치는 이러한 제1발광부 및 제2발광부 중 적어도 하나를 발광하도록 활성화시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치는 측량하고자 하는 대상물체를 대상물체의 상하방향으로 스캔하는 수직스캔미러; 및 대상물체를 대상물체의 좌우방향으로 스캔하는 수평스캔미러;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는 제1발광부가 발광활성화되면, 제1대역통과필터를 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 제2대역통과필터를 수광된 광의 광경로로부터 이탈시킬 수 있다. 또는, 제어부는, 제2발광부가 발광활성화되면, 제2대역통과필터를 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 제1대역통과필터를 수광된 광의 광경로로부터 이탈시킬 수 있다.
제1발광부 및 제2발광부는 각각 발광하는 광의 파장이 다른데, 제1파장은 1.4 ㎛이고, 제2파장은 1.5 ㎛일 수 있다. 제어부는, 태양광에 의한 잡음이 소정수준을 초과하면, 제1발광부를 발광활성화시키고, 반대로 태양광에 의한 잡음이 소정수준 이하이면, 제2발광부를 활성화시켜 발광부 활성화를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치는 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터를 스위칭하기 위한 스위칭부;를 더 포함할 수 있는데, 이는 제1발광부에서 발광한 을 사용하면 제1파장을 통과시키는 제1대역통과필터를 사용하여야 하고, 제2발광부에서 발광한 광을 사용하면 제2파장을 통과시키는 제2대역통과필터를 사용하여야 하기 때문이다.
스위칭부는 중심축을 중심으로 하여, 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터를 대칭하여 안착시키는 안착부를 포함한다.
제어부는, 이러한 스위칭부로 하여금, 제1발광부가 발광활성화되면, 스위칭부를 중심축을 중심으로 회전시켜, 제1대역통과필터를 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 제2대역통과필터를 수광된 광의 광경로로부터 이탈시킨다. 또는, 제어부는, 제2발광부가 발광활성화되면, 스위칭부를 중심축을 중심으로 회전시켜, 제2대역통과필터를 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 제1대역통과필터를 수광된 광의 광경로로부터 이탈시킨다.
제어부는, 제1파장의 광 및 상기 제2파장의 광 중 발광활성화된 발광부의 광의 시간데이터, 및 상기 수광된 광의 시간데이터를 획득하여 이들을 연산하여 거리를 산출할 수 있다. 만약, 제1발광부가 발광활성화되어 제1파장광을 발광하는 경우에, 제1파장광의 제2발광부를 발광활성화하여 발광된 제2파장광을 기준광으로 사용하여 거리를 산출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 두가지 이상의 파장광을 이용한 레이저 측량장치를 구현할 수 있다. 따라서, 주변환경의 변화에 따라 잡음이 적은 파장광을 이용할 수 있어서 높은 수광효율을 유지하는 효과가 있다.
따라서, 잡음을 억제하여 보다 정확한 측량이 가능하면서도 원거리 측정도 가능한, 제품안전성 및 신뢰성이 보장되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치를 나타낸 도면이고, 도2는 파장에 따른 태양광의 세기를 나타낸 그래프이다. 이하, 도1 및 도2를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치(100)는 제1파장의 광을 발광하는 제1발광부(121); 제2파장의 광을 발광하고, 제1발광부(121)와 수직하게 위치하는 제2발광부(122); 제1파장의 광 및 제2파장의 광 중 어느 하나의 광은 투과하고, 다른 하나의 광은 반사하는 광학거울(140); 제1파장의 광을 통과시키는 일대역통과필터; 제2파장의 광을 통과시키는 제2대역통과필터(152); 및 제1대역통과필터(151) 및 제2대역통과필터(152) 중 어느 하나를 통하여 입사하는 광을 수광하는 수광부(130); 및 제1발광부(121) 및 제2발광부(122) 중 적어도 하나를 발광하도록 활성화시키는 제어부(미도시);를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치(100)는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 2개의 발광부(121, 122)를 포함한다. 제1발광부(121)는 제1파장의 광(이하, 제1파장광이라 한다)을 발광하고, 제2발광부(122)는 제2파장의 광(이하, 제2파장광이라 한다)을 발광한다.
도1을 참조하면, 제1발광부(121)와 제2발광부(122)는 그 중심축 및 발광하는 광의 광축이 서로 수직하게 위치할 수 있어서, 광학거울(140)를 이용하여 하나의 광축을 갖는 광경로상으로 발광할 수 있다. 다만, 제1발광부(121) 및 제2발광부(122)는 발광하는 광축이 서로 평행하도록 위치시켜 두개의 광경로를 이용할 수도 있다. 이 경우에는 대역통과필터(151, 152)를 대응하는 광경로에 위치시킨다.
발광부(120)가 두개이므로 2이상의 파장을 이용할 수 있는데, 이용되는 파장, 즉 발광부(121, 122)는 조건에 따라 예를 들면, 주변환경에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 제1발광부(121) 및 제2발광부(122)는 각각 발광하는 광의 파장을 다르게 할 수 있다. 이때, 제1파장은 약 1.4(1.410±0.050)㎛이고, 제2파장은 약 1.5 (1.550±0.050)㎛일 수 있다.
도2는 파장에 따른 태양광의 세기를 나타낸 그래프이다. 곡선I는 대기권 밖에서의 태양광의 세기를 나타낸 곡선이고, 곡선II는 해수면상에서의 태양광의 세기 를 나타낸 곡선이다. 곡선I 및 곡선II의 차이는 대기에 의한 태양광의 흡수를 의미한다.
통상, 레이저 측량장치(100)에 사용되는 광의 파장을 선택할 때는 사용자의 눈에 해를 입히는지 여부가 고려된다. 장파장일수록 사용자의 눈에 대하여 안전하므로 예를 들면, 약 1.55㎛의 광통신 파장의 광을 사용할 수 있다. 그러나, 도2를 참조하면, 1.55㎛의 파장은 대기권에서의 흡수가 적어 대기중에 존재하므로 레이저 측량장치(100)에는 잡음으로 작용할 가능성이 있다.
따라서, 다른 하나의 파장으로서 약 1.41㎛의 파장을 고려하면, 대기권에서 흡수가 많이 일어나 레이저 측량장치(100)에 잡음의 영향을 억제할 수 있다. 다만 이 경우에도 레이저 측량장치(100)로부터의 발광광마저도 대기권에서 흡수가 일어날 수 있으므로 잡음이 없는 대신 대상물체로부터의 레이저 측량장치(100)로 반사되는 광량이 작아지는 단점이 있다.
그러므로 낮과 같이 태양광이 많이 쬐는 때나, 맑은 날에는 1.41㎛의 파장을 사용하고, 태양광에 의한 잡음이 없는 밤이나 흐린 날에는 1.55㎛의 파장을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 1.41㎛를 사용하는 경우, 대기에 의한 흡수가 일어날 수 있으므로 근거리 측정시 사용하고, 1.55㎛를 사용하는 경우에는 원거리 측정시 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 이와 같이 태양광에 의한 잡음이 소정수준을 초과(낮이나 맑은 날)하는 경우와 소정수준 이하(밤 또는 흐린날)를 고려하여 수광효율이 높도록 발광부(120) 활성을 제어할 수 있다.
발광부(120)가 제1발광부(121) 및 제2발광부(122)를 포함하므로, 이들의 발광을 위하여 레이저 측량장치(100)는 몸체부(110)내에 제1파장의 광 및 제2파장의 광 중 어느 하나의 광은 투과하고, 다른 하나의 광은 반사하는 광학거울(140)를 포함할 수 있다. 도1을 참조하면, 광학거울(140)는 제2발광부(122)의 광축상에 위치하여 제1발광부(121)로부터의 제1파장광은 반사하고, 제2발광부(122)로부터의 제2파장광은 통과시킨다. 따라서, 단일 광축을 이용하므로 보다 소형화 및 단순화된 레이저 측량장치(100)를 구현할 수 있다.
제1파장 또는 제2파장광이 레이저 측량장치(100)를 이탈하여 측량하고자 하는 대상물체에 반사되어 귀환하는 경우, 제어부(미도시)는 제1파장광이 발광되었으면 광경로상에는 제1대역통과필터(151)가 위치하도록 제어하여 제1파장광만을 통과시킨다. 또는 제2파장광이 발광된 경우, 제어부(미도시)는 광경로상에 제2파장광만을 통과시키는 제2대역통과필터(152)를 위치하도록 제어하여 제2파장광만을 통과시킨다. 예를 들어, 제1발광부(121)가 1.55㎛의 파장광을 발광하면 1.55㎛의 파장을 갖는 광만을 통과시키는 제1대역통과필터(151)가 광경로상에 위치하게 된다.
수광부(130)는 제1대역통과필터(151) 및 제2대역통과필터(152) 중 어느 하나 를 통하여 입사하는 광을 수광한다. 이하, 도3a 및 도3b를 참조하여 발광부(120) 및 수광부(130)의 구조를 상세히 설명하기로 한다.
제어부(미도시)는 제1발광부(121) 및 제2발광부(122) 중 적어도 하나를 발광하도록 활성화시킨다. 제어부(미도시)는 주변환경 등의 요인에 따라 제1발광부(121) 또는 제2발광부(122)의 발광활성화를 제어할 수 있다. 예를 들어, 태양광에 의한 잡음이 소정수준을 초과하면, 1.55㎛를 사용하는 제1발광부(121)를 발광활성화시키고, 반대로 태양광에 의한 잡음이 소정수준 이하이면, 1.41㎛를 사용하는 제2발광부(122)를 활성화시켜 발광부 활성화를 제어할 수 있다.
제어부(미도시)는, 제1파장광 및 제2파장광 중 발광된 광의 시간데이터, 및 상기 수광된 광의 시간데이터를 획득하여 이들을 연산하여 거리를 산출할 수 있다. 이는 거리산출에 대하여는 이하 도4를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
또한, 제어부(미도시)는 제1발광부(121)가 발광활성화되면, 제1대역통과필터(151)를 레이저 측량장치(100)의 전면 즉, 광의 입사경로에 위치시키고, 제2대역통과필터(152)를 입사광의 광경로로부터 이탈시킬 수 있다. 또는, 제어부(미도시)는, 제2발광부(122)가 발광활성화되면, 제2대역통과필터(152)를 레이저 측량장치(100)의 전면에 위치시키고, 제2대역통과필터(152)를 입사광의 광경로로부터 이탈시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치는 측량하고자 하는 대상물체를 대상물체의 상하방향으로 스캔하는 수직스캔미러(160); 및 대상물체를 대상물체의 좌우방향으로 스캔하는 수평스캔미러(170);를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저 측량장치(100)는 측량하고자 하는 대상물체까지의 거리와 함께 수평위치 및 수직위치를 측량할 수 있다.
수직스캔미러(160)로는 왕복거울(galvano type mirror)을, 수평스캔미러(170)로는 회전거울(rotation mirror)을 사용할 수 있다. 회전거울은 회전모터에 거울을 구비하고 있어서, 회전모터가 거울을 360°회전시켜 수평방향으로 광을 보낼 수 있다. 왕복거울은 회전모터의 회전축을 중심으로 소정 각도로 왕복운동을 하여 광을 수직방향으로 보낸다. 수직스캔미러(160)로는 음향 광편향기(acoustooptical deflector) 또는 전기광학편향기(electrooptical deflector)를 사용하여 스캔 범위를 확대할 수 있다.
도3a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치의 발광부를 나타낸 도면이고, 도3b는 수광부를 나타낸 도면이다. 발광부(120)(제1발광부(121) 또는 제2발광부(122))는 발광부 몸체부(123)내에 발광소자(124) 및 이를 지지하는 발광소자 지지부(125)를 포함한다. 발광부(120)는 또한, 발광소자(124)가 발광하는 광의 광경로 상에 발광집광렌즈(126)를 구비하여 발광된 광을 집광시킬 수 있다. 집광된 광은 제1개구부(127)를 통하여 발광부(120) 외부로 진행한다. 발광소자(124)는 예 를 들어, 레이저 다이오드일 수 있다.
도3b에서, 수광부(130)는 수광부 몸체부(131)내에 수광소자(124) 및 이를 지지하는 수광소자 지지부(133)를 포함한다. 수광부(130)는 또한, 수광소자(132)가 발광하는 광의 광경로 상에 수광집광렌즈(134)를 구비하여 제2개구부(135)를 통하여 수광부(130)내부로 입사된 광을 수광소자(132)로 집광시킬 수 있다. 수광소자(132)는 예를 들어, 포토다이오드일 수 있다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치에서 발광펄스들 및 수광펄스의 시간관계를 나타낸 도면이다. 이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도4를 참조하면, 소정간격의 발광펄스들(P1, P2, P3)이 각각 t1, t2, 및 t3의 시각에 발광된 것을 알 수 있다. 이하, 각 시간의 단위는 ns를 기준으로 설명한다. P2 및 P3 사이에는 수광펄스 Ps가 점선으로 나타나 있다. Ps는 ts의 시각에 도달하였다. 따라서, 대상물체까지의 거리를 산출하려면, ts에서 t2를 감산하면 Δta를 얻을 수 있다. 빛의 속도를 고려하면, 빛은 1ns당 30cm를 진행하므로 대상물체까지 거리는 왕복에 걸린 시간 Δta의 1/2에 30 (cm)를 곱셈하여 산출한다.
이 때에는 제어부(미도시)가 제1발광부(121) 및 제2발광부(122) 중 예를 들어 제1발광부(121)를 발광하도록 활성화하였다면 소정간격의 발광펄스들(P1, P2, P3)은 제1발광부(121)에서 발광된 펄스들이다. 이들발광펄스들(P1, P2, P3)의 시간간격은 제어부(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.
그러나, 도4에서 알 수 있듯, P2 및Ps의 간격은 Ps와 P1 또는 P3와의 간격보다 크지 않아 상대적으로 시간간격의 정확한 측정이 어려운 경우가 있다. 특히, 비교적 근거리에 위치하는 대상물체를 측량하는 경우에는 Δta는 더욱 작아지게 되어 측량이 용이하지 않을 수 있다.
제어부(미도시)는, 제1발광부(121)를 발광활성화시키기 전 또는 후에, 활성화되지 않은 제2발광부(122)를 발광활성화할 수 있다. 이 때, 제2발광부(122)에서 발광된 제2파장광은 거리산출에 필요한 기준광으로 사용될 수 있다. 즉, 제어부가 제1발광부(121) 및 제2발광부(122)의 발광시간간격을 제어하여 그 시간간격 데이터를 저장하면, 제2파장광을 기준으로 하여 시간간격을 얻을 수 있다.
예를 들어, P2가 제1파장광이고, Ps는 수광광이고, P1 및 P3는 제2발광부(122)에서 발광된 제2파장광이라고 하면, 다음과 같이 거리를 산출할 수 있다. 수광펄스 Ps와 기준펄스 P1과의 시간간격은 Δtc이고, 발광펄스 P2 및 기준펄스 P1과의 시간간격은 제어부(미도시)에 기저장된 Δtr이므로 거리산출을 위한 시간은 Δtc 에서 Δtr을 감산하여 얻을 수 있다.
만약, 제2발광부(122)에 의한 기준광이 제1발광부(121)보다 늦게 발광된 경우라면, 기준펄스는 P3이다. 수광펄스 Ps와 기준펄스 P3과의 시간간격은 Δtb이고, 발광펄스 P2 및 기준펄스 P1과의 시간간격은 제어부(미도시)에 기저장된 Δtr이므로 거리산출을 위한 시간은 Δtr에서 Δtb를 감산하여 얻을 수 있다.
도5a 및 도5b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치에서 발광부의 파장에 대응하는 대역통과필터들 및 이를 안착시키고 있는 스위칭부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 측량장치는 제1대역통과필터(251)제1대역통과필터 및 제2대역통과필터(252)를 스위칭하기 위한 스위칭부(253, 254);를 더 포함할 수 있다. 제1대역통과필터(251) 및 제2대역통과필터(252)는 동시에 사용될 없는데, 제1파장 및 제2파장이 다르기 때문이다. 따라서, 제1발광부(221)에서 발광한 광을 사용하면 제1파장을 통과시키는 제1대역통과필터(251)를 사용하여야 하고, 제2발광부(222)에서 발광한 광을 사용하면 제2파장을 통과시키는 제2대역통과필터(252)를 사용하여야 하기 때문이다.
스위칭부는 중심축(254)을 중심으로 하여, 제1대역통과필터(251) 및 제2대역통과필터(252)를 대칭하여 안착시키는 안착부(253)를 포함한다.
제어부(미도시)는 스위칭부를 제어하여, 제1발광부(221)가 발광활성화되면, 중심축(254)을 중심으로 회전시켜, 제1대역통과필터(251)를 레이저 측량장치(200)의 전면에 위치시키는데 즉 수광될 광의 광경로상에 위치시킨다. 그에 따라 제2대역통과필터(252)는 수광광의 광경로에서 이탈된다.
또는 제어부(미도시)는, 제2발광부(222)가 발광활성화되면, 중심축(254)을 중심으로 회전시켜, 제2대역통과필터(252)를 레이저 측량장치(200)의 전면에 위치시키고, 제1대역통과필터(251)를 수광된 광의 광경로로부터 이탈시킨다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치를 나타낸 도면이다.
도2는 파장에 따른 태양광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도3a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치의 발광부를 나타낸 도면이고, 도3b는 수광부를 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치에서 발광펄스들 및 수광펄스의 시간관계를 나타낸 도면이다.
도5a 및 도5b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 측량장치에서 발광부의 파장에 대응하는 대역통과필터들 및 스위칭부를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 레이저 측량장치 110 몸체부
120 발광부 121 제1발광부
122 제2발광부 130 수광부
140 광경로변환부 150 대역통과필터
160 수직스캔미러 170 수평스캔미러
180 물체

Claims (11)

  1. 제1파장의 광을 발광하는 제1발광부;
    제2파장의 광을 발광하고, 상기 제1발광부와 수직하게 위치하는 제2발광부;
    상기 제1파장의 광 및 상기 제2파장의 광 중 어느 하나의 광은 투과하고, 다른 하나의 광은 반사하는 광학거울;
    상기 제1파장의 광을 통과시키는 제1대역통과필터;
    상기 제2파장의 광을 통과시키는 제2대역통과필터;
    상기 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터 중 어느 하나를 통하여 입사하는 광을 수광하는 수광부; 및
    상기 제1발광부 및 상기 제2발광부 중 적어도 하나를 발광활성화되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 측량장치.
  2. 제1항에 있어서,
    측량하고자 하는 대상물체를 상기 대상물체의 상하방향으로 스캔하는 수직스캔미러; 및
    상기 대상물체를 상기 대상물체의 좌우방향으로 스캔하는 수평스캔미러;를 더 포함하는 레이저 측량장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1발광부가 발광활성화되면,
    상기 제1대역통과필터를 상기 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 상기 제2대역통과필터를 상기 입사된 광의 광경로로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2발광부가 발광활성화되면,
    상기 제2대역통과필터를 상기 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 상기 제1대역통과필터를 상기 입사된 광의 광경로로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1파장은 1.4 ㎛이고,
    상기 제2파장은 1.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    태양광에 의한 잡음이 소정수준을 초과하면, 상기 제1발광부를 발광활성화하도록 제어하고,
    태양광에 의한 잡음이 소정수준 이하이면, 상기 제2발광부를 활성화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1대역통과필터 및 상기 제2대역통과필터를 스위칭하기 위한 스위칭부;를 더 포함하고,
    상기 스위칭부는 중심축을 중심으로 하여, 제1대역통과필터 및 제2대역통과필터를 대칭하여 안착시키는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1발광부가 발광활성화되면,
    상기 스위칭부를 상기 중심축을 중심으로 회전시켜, 상기 제1대역통과필터를 상기 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 상기 제2대역통과필터를 상기입사된 광의 광경로로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2발광부가 발광활성화되면,
    상기 스위칭부를 상기 중심축을 중심으로 회전시켜, 상기 제2대역통과필터를 상기 레이저 측량장치의 전면에 위치시키고, 상기 제1대역통과필터를 상기 입사된 광의 광경로로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1파장의 광 및 상기 제2파장의 광 중 적어도 어느 하나의 광의 시간데이터, 및 상기 수광된 광의 시간데이터를 획득하여 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1발광부가 발광활성화되어 상기 제1파장광을 발광하면, 상기 제2발광부를 발광활성화되어 발광된 제2파장광을 기준광으로 사용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 측량장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499896B1 (ko) * 2013-02-18 2015-03-10 한국광기술원 공간 감지 장치
KR20150109083A (ko) 2014-03-19 2015-10-01 국방과학연구소 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법
KR20190131401A (ko) * 2018-05-16 2019-11-26 주식회사 유진로봇 초소형 3차원 스캐닝 라이다 센서
KR20210057298A (ko) * 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 엠쏘텍 듀얼 파장을 이용한 라이다 장치
CN113934209A (zh) * 2021-09-29 2022-01-14 深圳甲壳虫智能有限公司 一种机器人及机器人周围障碍物探测方法
KR102479238B1 (ko) * 2022-04-15 2022-12-20 선두전자(주) 양자센서 기반 원거리 고정밀 가스 센싱 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102625577B1 (ko) * 2023-04-25 2024-01-16 한국전자기술연구원 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 시각화 시스템
KR102615439B1 (ko) * 2023-04-25 2023-12-20 한국전자기술연구원 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 센서

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0766049B2 (ja) * 1986-09-29 1995-07-19 株式会社東芝 飛翔体用光学系装置
JP2874563B2 (ja) * 1994-07-07 1999-03-24 日本電気株式会社 レーザ測量装置
JPH08285943A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Nikon Corp レーダ装置
JP2005337809A (ja) 2004-05-25 2005-12-08 Nec Corp 赤外線画像識別装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499896B1 (ko) * 2013-02-18 2015-03-10 한국광기술원 공간 감지 장치
KR20150109083A (ko) 2014-03-19 2015-10-01 국방과학연구소 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법
KR20190131401A (ko) * 2018-05-16 2019-11-26 주식회사 유진로봇 초소형 3차원 스캐닝 라이다 센서
KR20210057298A (ko) * 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 엠쏘텍 듀얼 파장을 이용한 라이다 장치
CN113934209A (zh) * 2021-09-29 2022-01-14 深圳甲壳虫智能有限公司 一种机器人及机器人周围障碍物探测方法
CN113934209B (zh) * 2021-09-29 2024-01-16 深圳甲壳虫智能有限公司 一种机器人及机器人周围障碍物探测方法
KR102479238B1 (ko) * 2022-04-15 2022-12-20 선두전자(주) 양자센서 기반 원거리 고정밀 가스 센싱 장치

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