KR20140086515A - 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법 - Google Patents

3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140086515A
KR20140086515A KR1020120157122A KR20120157122A KR20140086515A KR 20140086515 A KR20140086515 A KR 20140086515A KR 1020120157122 A KR1020120157122 A KR 1020120157122A KR 20120157122 A KR20120157122 A KR 20120157122A KR 20140086515 A KR20140086515 A KR 20140086515A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
rotation
distance
light
tilt
Prior art date
Application number
KR1020120157122A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102007772B1 (ko
Inventor
조성진
이정욱
이경언
정수환
김혜림
차성훈
이제종
신현석
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020120157122A priority Critical patent/KR102007772B1/ko
Priority to US14/655,823 priority patent/US9798005B2/en
Priority to PCT/KR2013/012229 priority patent/WO2014104765A1/ko
Publication of KR20140086515A publication Critical patent/KR20140086515A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102007772B1 publication Critical patent/KR102007772B1/ko

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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

본 발명에서는 사용자가 휴대하며 편하게 3차원 공간 데이터를 측정할 수 있도록 3차원 공간 측정 장치의 구조를 최대로 단순하게 구성하였다. 구조를 단순하게 하기 위해서 송광부와 수광부를 지지판에 고정하고, 지지판은 회전부에 고정하였다. 회전부의 회전 각도 및 지지판의 틸트 각도를 조절하며, 효율적으로 거리 및 공간을 측정할 수 있는 3차원 공간 측정 장치와 3차원 공간 데이터를 작성하기 위한 거리 및 공간 측정 방법을 제공한다.

Description

3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법{3D DISTANCE MEASURING SCANNER AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법에 관한 것으로, 특히 3차원 공간 측정 장치의 동작 중에 회전 및 틸트(tilt) 구동을 통해 측정 위치를 이동하며 3차원 공간 측정 장치와 주변 사물 사이의 거리를 측정하고, 측정한 거리를 기초로 공간을 측정하는 3차원 공간 측정 장치 및 공간 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 3차원 공간 측정 장치(이하 '스캐너')는 빛을 이용하여 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 측정한다. 빛을 이용하여 거리를 측정하는 방식은 삼각측량(triangulation) 방식과 TOF(Time of Flight) 방식이 있다. 삼각측량 방식은 삼각측량법을 바탕으로 거리를 측정하는 방법이며, TOF 방식은 거리측정 장치에서 빛을 발광한 시간과 그 발광된 빛이 주변 사물에 반사되어 거리측정 장치로 돌아오는 시간의 차이를 이용하여 거리측정 장치와 주변 사물 사이의 거리를 계산하는 방법이다.
본 발명에서는 상기한 삼각측량 방식을 이용하여 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 계산한다. 또한 스캐너의 동작 중에 회전 및 틸트 구동을 이용하여 수직 방향 및 수평 방향으로 거리 측정 위치를 이동시키며 거리를 측정하고, 측정된 거리를 기초로 공간 데이터를 작성하는 스캐너 및 거리와 공간을 측정하는 방법을 제공한다.
본 발명은 회전 구동부와 틸트 구동부를 이용해서 구조를 최대로 단순하게 구성한 스캐너와 공간 데이터를 작성하기 위한 거리 및 공간을 측정하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 거리 측정 장치는 거리 측정용 빔을 측정 위치에 발광하는 송광부; 측정 위치에서 반사되어 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하는 수광부; 송광부와 수광부가 고정되어 있는 지지판; 지지판의 기울기를 조절하도록 구성된 틸트 구동부; 지지판이 고정되어 있는 회전부; 회전부의 회전을 조절하도록 구성된 회전 구동부; 및 측정한 위치 값을 기초로 거리 측정 장치와 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 거리 계산부를 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 거리 측정 장치는 거리 측정용 빔을 주변 사물에 발광하는 제1의 송광부; 주변 사물에서 반사되어 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하는 수광부; 수광부가 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하지 못하면, 제2의 송광부를 이용하여 제2의 거리 측정용 빔을 주변 사물에 발광시키는 중앙 제어부; 제1의 송광부, 제2의 송광부 및 수광부가 고정되어 있는 지지판; 지지판의 기울기를 조절하도록 구성된 틸트 구동부; 지지판이 고정되어 있는 회전부; 회전부의 회전을 조절하도록 구성된 회전 구동부; 및 측정한 위치 값을 기초로 거리 측정 장치와 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 거리 계산부를 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 거리측정 장치의 동작 방법은 거리 측정용 빔을 측정 위치에 발광하는 단계; 측정 위치에 반사되어 거리 측정 장치로 돌아오는 빛이 수광센서에 맺히는 위치를 측정하는 단계; 측정한 위치를 기초로 거리 측정 장치와 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 단계; 지지판의 기울기 각도와 회전부의 회전 각도를 조절하여 측정 위치를 이동하며 거리 측정 장치와 측정 위치 사이의 거리를 측정하는 단계; 및 측정 위치에 대응하는 거리, 지지판의 기울기 각도 및 회전부의 회전 각도를 이용하여 공간 정보 테이터를 작성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스캐너의 구조를 단순하게 하여 스캐너를 사용자가 쉽게 휴대할 수 있으며, 스캐너의 제작 비용도 줄일 수 있다. 또한 스캐너를 이용하여 공간을 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 삼각측량 방식을 이용한 스캐너의 기본적인 동작 방법을 보여준다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 동작 방법을 보여준다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 회전 구동부 동작 방법을 보여준다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 쓰이는 틸트 구동부와 회전 구동부의 한 예를 각각 보여준다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 틸트 구동부 동작 방법을 보여준다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 회전 구동부 및 틸트 구동부 동작 방법을 보여준다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 회전 구동부 및 틸트 구동부 동작 방법을 보여준다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 회전 구동부 및 틸트 구동부 동작 방법을 보여준다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 동작 방법을 보여준다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 동작 방법을 보여준다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 한 실시예에 쓰이는 틸트 구동부와 회전 구동부의 한 예를 각각 보여준다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 동작 방법을 보여준다.
도 13은 청소 로봇에 탑재되어 사용되는 본 발명을 보여준다.
도 14는 자동차에 탑재되어 사용되는 본 발명을 보여준다.
이하, 본 발명과 관련된 스캐너에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 다양한 장치에 적용될 수 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 예를 들어 주변의 사물을 인식하여 동선을 정하는 로봇, 주변에서 일어나는 미세한 동작이나 주변 사물을 감지하는 장치, 사용자의 동작을 인식하는 장치 및 3차원 영상을 만드는 장치 등이 있다.
다음은 도 1을 참고하여 삼각측량 방식을 이용한 거리 측정 방식의 기본적인 동작 방법을 설명한다.
도 1은 삼각측량 방식을 이용한 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도(block diagram)이다.
상기 스캐너(100)는 송광부(110)와 수광부(120)를 포함한다.
이하, 상기 구성요소에 대해 차례로 살펴본다.
송광부(110)는 거리 측정용 빔(1)을 발광하는 광원(112)을 포함한다. 또한 광원렌즈(114)를 포함할 수도 있다.
수광부(120)는 거리 측정용 빔(1)이 주변 사물(130)에 반사되어 돌아오는 빛(3)을 수광센서(122)에 모아주는 수광렌즈(124)를 포함한다. 수광센서(122)는 반사되어 돌아오는 빛(3)이 수광센서(122)에 모이는 위치를 감지한다.
도 1에 도시된 바와 같이 송광부(110)에서는 주변 사물(130)을 향해 거리 측정용 빔(1)을 발광한다. 거리 측정용 빔(1)이 주변 사물(130)에 도착하면 주변 사물의 표면(T)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛(5)의 형태를 가진다. 이중 스캐너(100)에 포함된 수광렌즈(124)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(3)가 수광부(120)의 수광센서(122)에 모이게 된다.
스캐너(100)와 주변 사물(130) 사이의 거리를 d, 광원렌즈(114)와 수광렌즈(124) 사이의 거리를 g, 수광렌즈(124)의 초점 거리를 f라고 정의한다. 또한 광원(112)이 수평선(7)에 대해 기울어진 각도를 θ, 수광센서(122)에 모인 빛의 위치를 p 라고 정의한다. 빛의 위치 p 값은 수광센서(122)의 중심을 "0"으로 기준하여 정한다. 이 경우, 스캐너(100)와 주변 사물(130) 사이의 거리인 d는 공식(2)를 이용해서 계산할 수 있다. f 값, g 값, θ 값이 정해진 스캐너(100)에서는 빛의 위치 p 값을 수광센서(122)로 감지함으로써 스캐너(100)와 주변 사물(130) 사이의 거리인 d를 구할 수 있다. 공식(2)는 아래의 모든 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도(block diagram) 이다.
상기 스캐너(300)는 송광부(310), 수광부(320), 회전 구동부(330), 틸트 구동부(340), 통신부(350), 중앙 제어부(360), 및 전원 공급부(370) 등을 포함할 수 있다.
송광부(310)와 수광부(320)는 지지판(390)의 같은 면에 고정될 수 있다. 송광부(310)는 광원(312)과 광원렌즈(314)를 포함할 수 있다. 광원(312)은 LD(Laser Diode), LED(Light Emitting Diode) 등이 사용될 수 있으며, 광원 렌즈(314)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)가 사용되어, 광원(312)에서 나오는 빛을 평행광 또는 수렴광으로 만들 수 있다.
수광부(320)는 수광센서(322), 수광렌즈(324) 및 파장필터(326)를 포함할 수 있다. 수광렌즈(324)는 수광센서(322)에 빛을 모아주며, 수광센서(322)는 수광렌즈(324)에서 모아준 빛의 위치를 감지한다. 파장필터(326)는 광원(312)의 파장과 다른 빛이 수광센서(322)에 감지되는 것을 방지해 준다.
광원(312)에서 발광되는 거리 측정용 빔(10)과 주변 사물(380)에 반사되어 수광렌즈(324)로 모이는 빛의 일부(30)는 각도(Z)를 이룬다. 광원렌즈(314)와 수광렌즈(324)는 각도(Z)가 0도 에서 20도 사이가 되도록 구성하는 게 바람직하다. 하지만 각도(Z)는 광원렌즈(314)와 수광렌즈(324)의 구성에 따라 20도 이상의 각도가 될 수도 있다.
송광부(310)와 수광부(320)가 고정된 지지판(390)는 회전부(301)에 고정된다. 또한 틸트 구동부(340)도 같이 회전부(301)에 고정될 수 있다.
회전 구동부(330)는 회전부(301)를 수평 회전 시킬 수 있게 구성된다. 예를 들어서, 회전 구동부(330)는 회전 구동 모터(336) 및 제1 회전 구동 기어(338)와 제2 회전 구동 기어(339)를 이용하여 회전부(301)의 회전을 조절할 수 있다. 또한 회전 구동부(330)가 회전부(301)를 수평 회전 시키면, 회전부(301)에 고정된 지지판(390)은 회전부(301)와 같은 수평 방향으로 회전한다. 도 2a에서는 회전 구동부(330)가 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 회전시키는 내용이 도시되어있지만, 회전 구동부(330)는 회전부(301)를 시계 방향으로도 회전 시킬 수도 있다. 회전 구동부(330)는 인코더를 포함할 수 있고, 인코더는 회전 각도 정보를 인코더 신호로 공간 정보 연산부(366)에 보낼 수 있다.
틸트 구동부(340)는 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있게 구성된다. 예를 들어서, 틸트 구동부(340)는 틸트 구동 모터(342), 제1 틸트 구동 기어(346), 제2 틸트 구동 기어(347), 제3 틸트 구동 기어(348)를 이용하여 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있다. 틸트 구동 모터(342)는 상기한 틸트 구동 기어(346, 347, 348)를 회전시켜 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절한다. 지지판(390)의 기울기가 상하로 조절되면, 지지판(390)에 고정된 송광부(310)와 수광부(320)의 기울기도 같이 같은 방향으로 조절된다. 틸트 구동부(340)는 인코더를 포함할 수 있고, 인코더는 틸트 각도 정보를 인코더 신호로 공간 정보 연산부(366)에 보낼 수 있다.
중앙 제어부(360)는 지지판(390) 또는 회전부(301)에 위치 시킬 수 있다. 중앙 제어부(360)는 거리 계산부(362), 회전 및 틸트 제어부(364) 및 공간 정보 연산부(366)를 포함할 수 있다. 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에서 전송되는 빛의 위치 p 값을 기초로 스캐너(300)와 측정 위치 사이의 거리를 계산한다. 회전 및 틸트 제어부(364)는 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 제어한다. 공간 정보 연산부(366)는 거리 계산부(362)에서 계산된 거리와 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)에서 각각 보내온 회전 각도 와 틸트 각도(기울기 각도)를 기초로 좌표계산 및 공간 정보 데이터를 만든다. 만약 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)에서 인코더 신호를 통해 회전 각도 및 틸트 각도 정보를 각각 보내오면, 공간 정보 연산부(366)는 인코더 신호를 회전 각도와 틸트 각도로 계산 할 수 있다. 또한 중앙 제어부(360)는 스캐너(300)의 전반적인 작동을 제어한다. 중앙 제어부(360)는 통신부(350)를 통해 공간 정보 연산부(366)에서 작성한 공간 데이터를 외부의 장치에 유무선으로 전송할 수 있다.
전원 공급부(370)는 중앙 제어부(360)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성 요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
도 2a와 도2b에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 스캐너도 구현될 수도 있다.
도 2a에서는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 거리 측정용 빔(10)을 이용하여 측정하는 것을 보여준다.
중앙 제어부(360)는 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 주변 사물(380)에 발광하게 한다. 거리 측정용 빔(10)은 주변 사물(380)에 도착한다. 거리 측정용 빔(10)이 주변 사물(380)에 도착하면, 주면 사물의 표면(A)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(50)를 가진다. 이중 스캐너(300)에 포함된 수광렌즈(324)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(30)가 수광부(320)의 수광센서(322)로 모이게 된다. 수광센서(322)는 수광센서(322)에 맺힌 빛의 위치 p 값을 거리 계산부(362)에 전송한다. 이때 정확한 p 값 감지를 위해 수광렌즈(324)와 수광센서(322) 사이에 파장필터(326)를 위치 시킬 수 있다. 파장필터(326)는 광원(312)과 같은 파장의 빛만 통과시켜서 다른 외부의 빛이 수광센서(322)에 감지되는 것을 막아준다. 수광센서(322)는 p 값을 디지털 또는 아날로그 신호로 거리 계산부(362)에 전송할 수 있다.
중앙 제어부(360)의 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에서 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(A)와 스캐너(300) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다.
도 2b에서는 회전부(301)가 일정각도로 수평 회전한 모습을 보여준다. 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)는 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 도 2b와 같이 수평 회전 시킬 수 있다.
중앙 제어부(360)는 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 주변 사물(380)에 발광하게 한다. 거리 측정용 빔(10)은 주변 사물(380)에 도착한다. 거리 측정용 빔(10)이 주변 사물(380)에 도착하면, 주면 사물의 표면(B)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(50)를 가진다. 이중 스캐너(300)에 포함된 수광렌즈(324)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(30)가 수광부(320)의 수광센서(322)로 모이게 된다. 수광센서(322)는 수광센서(322)에 맺힌 빛의 위치 p 값을 거리 계산부(362)에 전송한다. 이때 정확한 p 값 감지를 위해 수광렌즈(324)와 수광센서(322) 사이에 파장필터(326)를 위치 시킬 수 있다. 파장필터(326)는 광원(312)과 같은 파장의 빛만 통과 시켜서 다른 외부의 빛이 수광센서(322)에 감지되는 것을 막아준다.
중앙 제어부(360)의 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에서 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(B)와 스캐너(300) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다.
회전판(301)이 수평 회전하면, 스캐너(300)의 측정 위치도 수평 방향으로 이동한다. 도 2b에서는 스캐너(300)가 회전판(301)을 시계 반대 방향(332)으로 회전시키면 측정 위치는 왼쪽으로 이동하는 것을 보여준다. 상기한 바와 같이, 스캐너(300)는 회전판(301)을 시계 방향으로 회전 시킬 수 있다. 이 경우, 측정 위치는 오른쪽으로 이동한다.
도 3은 도 2a 와 도 2b의 내용을 같이 도시하였다. 도 3은 스캐너(300)가 송광부(310)와 수광부(320)가 고정되어 있는 회전부(301)를 회전하면서 스캐너(300)와 주면 사물(380) 사이의 거리를 측정하는 것을 보여준다. 상기한 바와 같이, 스캐너(300)의 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 회전부(301)가 일정한 각도씩 회전할 때마다, 중앙 제어부(360)는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 구할 수 있다. 도 2a에서는 스캐너(300)와 주변 사물의 표면(A) 사이의 거리를 측정하고, 회전부(301)의 회전에 따라 도 2b에서는 스캐너(300)와 주변 사물의 표면(B) 사이의 거리를 측정하는 내용을 보여준다. 도 3에서는 회전부(301)의 회전에 따라, 제1 수평선(60) 상에 있는 거리 측정 위치도 수평 방향으로 이동하며 스캐너(300)와 주변 사물 사이의 거리를 측정하는 것을 보여준다.
도 4a는 스캐너(300)의 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)의 하나의 예를 단면도로 도시하고 있다. 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 도면에 잘 나타내기 위해서, 수광부(320)는 미도시하였다. 틸트 구동부(340)는 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이 틸트 구동부(340)는 틸트 모터(342)와 상기한 틸트 구동 기어(346, 347, 348)를 포함할 수 있다.
제1 틸트 구동 기어(346)는 지지판(390) 옆면에 고정되어 있다. 제3 틸트 구동 기어(348)는 틸트 모터(342)에 결합되어 있다. 제2 틸트 구동 기어(347)는 제1 틸트 구동 기어(346)와 제3 틸트 구동 기어(348) 사이에 맞물려 있다. 틸트 모터(342)가 회전화면, 제3 틸트 구동 기어(348)를 회전시키고, 제3 틸트 구동 기어(348)는 제2 틸트 구동기어(347)을 회전 시킨다. 제2 틸트 구동기어(347)가 회전하면, 제1 틸트 구동 기어(346)이 회전하게 된다. 지지판(390)은 제1 틸트 구동 기어(346)의 회전에 따라 기울기가 달라진다.
도 4a에서는 틸트 구동 모터(342)를 이용하여 상기한 틸트 구동 기어(346, 347, 348)를 회전시켜 송광부(310)와 수광부(320)가 고정된 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절하는 것을 보여준다. 지지판(390)의 기울기를 조절하면 송광부(310)와 수광부(320)의 기울기를 같이 조절된다. 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)가 틸트 구동부(340)를 제어하여 송광부(310)와 수광부(320)가 고정된 지지판(390)의 기울기를 조절하면, 스캐너(300)는 거리 측정 위치를 상하로 조절하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
회전 구동부(330)는 회전부(301)를 수평 회전 시킬 수 있게 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어서, 회전 구동부(330)는 회전 구동 모터(336), 제1 회전 구동 기어(338), 제2 회전 구동 기어(339)를 이용하여 회전부(301)의 회전을 조절할 수 있다.
제1 회전 구동 기어(338)는 회전부(301) 밑면 가운데에 고정되어 있고, 제2 회전 구동 기어(339)는 회전 구동 모터(336)와 결합되어 있다. 제1 회전 구동 기어(338)와 제2 회전 구동 기어(339)는 서로 맞물려 회전한다.
그러므로 회전 구동 모터(336)가 회전하면, 회전 구동 모터(336)에 결합된 제2 회전 구동 기어(339)가 같이 회전하고. 제2 회전 구동 기어(338)에 맞물려 회전하는 제1 회전 구동 기어(338)도 같이 회전한다. 또한 제1 회전 구동 기어(338)가 회전하면, 회전부(301)도 같이 회전한다.
도 4a에서는 회전 구동 모터(336)를 이용하여 상기한 회전 구동 기어(338, 339)를 회전시켜 지지판(390)과 틸트 구동부(340)가 고정되어 있는 회전부(301)을 수평 회전 시키는 것을 보여준다.
회전부(301)을 회전시키면 송광부(310)와 수광부(320)도 같은 방향으로 회전한다. 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)가 회전 구동부(330)를 제어하여 송광부(310)와 수광부(320)가 고정된 지지판(390)를 회전시키면, 스캐너(300)는 거리 측정 위치를 좌우로 조절하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 4b는 스캐너(300)의 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)의 하나의 예를 단면도로 도시하고 있다. 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 도면에 잘 나타내기 위해서, 수광부(320)는 미도시하였다. 틸트 구동부(340)는 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다.
도 4b의 틸트 구동부(340)는 도 4a에서 보여준 내용과 같다. 하지만 도 4b에서는 회전 구동부(330)가 다르게 구성되어 있다.
도 4b의 회전 구동부(330)는 풀리 구동 모터(337), 제1 풀리(333), 제2 풀리(331), 풀리 벨트(334)를 이용하여 회전부(301)의 회전을 조절할 수 있다.
제1 풀리(333)는 회전부(301) 밑면 가운데에 고정되어 있고, 제2 풀리(331)는 풀리 구동 모터(337)와 결합되어 있다. 제1 풀리(333)와 제2 풀리(331)는 풀리 벨트(334)에 연결되어 회전한다.
그러므로 풀리 구동 모터(337)가 회전하면, 풀리 구동 모터(337)에 결합된 제2 풀리(331)가 같이 회전하고. 제2 풀리(331)에 풀리 벨트(334)로 연결된 제1 풀리(333)도 같이 회전한다. 또한 제1 풀리(333)가 회전하면, 회전부(301)도 같이 회전한다.
도 4b에서는 풀리 구동 모터(337)를 이용하여 상기한 풀리(331, 333)를 회전시켜 지지판(390)과 틸트 구동부(340)가 고정되어 있는 회전부(301)을 수평 회전 시키는 것을 보여준다.
회전부(301)을 회전시키면 송광부(310)와 수광부(320)도 같은 방향으로 회전한다. 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)가 회전 구동부(330)를 제어하여 송광부(310)와 수광부(320)가 고정된 지지판(390)를 회전시키면, 스캐너(300)는 거리 측정 위치를 좌우로 조절하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 5에서는 스캐너(300)가 수직방향으로 측정 위치를 이동하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정하는 것을 도시하였다. 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)는 틸트 구동부(340)를 구동하며 송광부(310)와 수광부(320)가 고정되어 있는 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있다. 지지판(390)의 기울기가 상하로 조절되므로, 스캐너(300)는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리 측정을 수직방향으로 측정 위치를 이동하면서 할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서는 회전 및 틸트 제어부(364)가 틸트 구동부(340)를 제어하며 송광부(310)와 수광부(320)를 고정되어 있는 지지판(390)의 기울기를 주변 사물(380)의 위쪽으로 조절하면서 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정하였다.
도 5에서 스캐너(300)는 먼저 스캐너(300)와 주변 사물의 표면(A) 사이의 거리를 측정을 하였다. 자세한 내용은 도 2a의 설명과 같다.
스캐너(300)는 스캐너(300)와 주변 사물의 표면(A) 사이의 거리를 측정하고, 중앙 제어부(360)의 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용하여 틸트 구동부(340)를 구동한다. 틸트 구동부(340)는 송광부(310)와 수광부(320)를 고정되어 있는 지지판(390)의 기울기를 주변 사물(380)의 위쪽으로 조절하여 송광부(310)의 광원(314)을 주변 사물의 표면(C)에 발광할 수 있게 한다. 중앙 제어부(360)는 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 주변 사물의 표면(C)에 발광하게 한다. 거리 측정용 빔(10)은 주변 사물의 표면(C)에 도착한다. 거리 측정용 빔(10)이 주변 사물(380)에 도착하면, 주면 사물의 표면(C)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(50)를 가진다. 이중 스캐너(300)에 포함된 수광렌즈(324)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(30)가 수광부(320)의 수광센서(322)로 모이게 된다. 수광센서(322)는 수광센서(322)에 맺힌 빛의 위치 p 값을 거리 계산부(362)에 전송한다. 이때 정확한 p 값 감지를 위해 수광렌즈(324)와 수광센서(322) 사이에 파장필터(326)를 위치 시킬 수 있다. 파장필터(326)는 광원(312)과 같은 파장의 빛만을 통과시켜 다른 외부의 빛이 수광센서(322)로부터 감지되는 것을 막아준다.
중앙 제어부(360)의 거리 계산부(362)는 수광센서(122)에서 전송 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(C)와 스캐너(300) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다.
상기한 방법을 이용하면 스캐너(300)는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정 위치를 수직 방향으로 이동하면서 측정할 수 있다. 또한 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 지지판(390)의 기울기가 일정한 각도만큼 움직일 때마다 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수도 있다.
도 6에서는 스캐너(300)의 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 같이 구동하여 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 때, 측정 위치를 여러 개의 수평선(59, 60, 61) 방향에 따라 이동시키며 측정하는 것을 도시하였다.
상기한 바와 같이 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 또한 스캐너(300)의 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 틸트 구동부(340)를 구동시켜 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절할 수 있다.
중앙 제어부(360)가 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 회전시키고, 틸트 구동부(340)를 구동시켜 송광부(310)와 수광부(320)가 고정되어 있는 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절하면, 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 때 측정 위치를 여러 개의 수평선(59, 60, 61) 방향을 따라 이동시키며 측정할 수 있다.
예를 들어 도 3에 설명되어 있듯이, 스캐너(300)의 중앙 처리부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용하여 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 회전부(301)가 일정한 각도씩 회전할 때마다, 스캐너(300)의 중앙 제어부(360)는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 구할 수 있다. 회전부(301)의 회전에 따라, 제1 수평선(60) 상의 거리 측정 위치를 왼쪽으로 이동하며 수평방향으로 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정을 할 수 있다.
다음에는 중앙 제어부(360)가 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 틸트 구동부(340)를 구동시켜 지지판(390)의 기울기 각도를 주변 사물(380)의 아래쪽으로 조절할 수 있다.
지지판(390)의 기울기 각도를 주변 사물(380)의 아래쪽으로 조절한 상태로 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 회전부(301)가 회전하면, 제2 수평선(59) 상의 거리 측정 위치를 왼쪽으로 이동하며 수평방향으로 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정을 할 수 있다.
다음에는 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 틸트 구동부(340)를 구동시켜 지지판(390)의 기울기를 주변 사물(380)의 위쪽으로 조절할 수 있다.
지지판(390)의 기울기 각도를 주면 사물(380)의 위쪽으로 조절한 상태로 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 회전부(301)가 회전하면, 제3 수평선(61) 상의 거리 측정 위치를 왼쪽으로 이동하며 수평방향으로 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정을 할 수 있다.
상기한 바와 같이 스캐너(300)는 주변 사물(380)의 제1 수평선(60)이 지나는 중간부, 제2 수평선(59)이 지나는 하단부, 제3 수평선(61)이 지나는 상단부 순으로 스캐너(300)와 주변 사물(380)의 거리를 측정할 수 있다. 또한 거리 측정 순서는 하단부, 중단부, 상단부 순이 될 수 도 있고, 상단부, 중단부, 하단부 순으로 될 수 도 있다. 이뿐만 아니라, 랜덤한 순이 될 수 도 있다. 보다 정확한 공간 정보 데이터를 얻기 위해서 더 많은 수평 방향으로 스캐너(300)와 주변 사물(380)의 거리를 측정할 수도 있다.
공간 정보 연산부(366)는 거리 계산부(362)에서 계산한 각각의 측정 위치에 대응하는 거리와 각각의 측정위치에 대응하는 회전부(301)와 지지판(390)의 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 기초로 좌표계산 및 공간 정보 데이터를 작성한다. 회전부(301)와 지지판(390)의 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)는 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)에서 각각 공간 정보 연산부(366)로 전송한다. 또한 회전 및 틸트 제어부(364)에서 회전부(301)와 지지판(390)의 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 공간 정보 연산부(366)로 전송 할 수도 있다.
도 7에서는 스캐너(300)의 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 같이 구동하여 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 사선(65, 68) 방향으로 측정 위치를 이동하며 거리 측정하는 것을 도시하였다.
상기한 바와 같이 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 시계 반대 방향(332)으로 수평 회전 시킬 수 있다. 또한 스캐너(300)의 중앙 제어부(360)는 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 틸트 구동부를 구동시켜 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절할 수 있다.
중앙 제어부(360)가 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전부(301)를 회전시키고, 또한 틸트 구동부(340)를 구동시켜 송광부(310)와 수광부(320)가 고정되어 있는 지지판(390)의 기울기를 상하로 조절하면 스캐너(300)는 거리 측정 위치를 사선(65, 68) 방향으로 이동하며 측정할 수 있다.
스캐너(300)의 중앙 제어부(360)가 회전 및 틸트 제어부(364)를 이용해서 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)를 같이 구동시켜 회전부(301)가 일정한 각도만큼 회전할 때마다 지지판(390)의 기울기를 조절할 수 있다. 또한, 반대로 일정한 각도만큼 지지판(390)의 기울기가 변할 때 마다 회전부(301)의 회전 각도를 조절할 수 있다. 도 7에서는 회전부(301)가 일정한 회전각도만큼 회전할 때마다 지지판(390)의 기울기를 주변 사물(380)의 아래쪽으로 조절하여 거리 측정 위치를 제1 사선(65) 방향으로 이동하며 측정하는 것을 보여준다. 또한 회전부(301)가 일정한 회전각도만큼 회전할 때마다 지지판(390)의 기울기를 주변 사물(380)의 위쪽으로 조절하여 거리 측정 위치를 제2 사선(68) 방향으로 이동하며 측정할 수 있다.
도 8에서는 도 7에서 설명한 내용을 이용하여 거리 측정 위치를 여러 개의 사선(64-69) 방향으로 이동하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다는 것을 도시하였다. 예를 들어서, 거리 측정 위치를 제3 사선(66) 방향, 제1 사선(65) 방향, 제4 사선(64) 방향, 제5 사선(67) 방향, 제2 사선(68) 방향, 제6 사선(69) 방향 순서로 이동시키며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
상기한 거리 측정 방향(64-69)은 필요에 따라 사용자나 측정 환경에 따라 순서가 달라 질 수 있다. 또한 보다 정확한 공간 정보 데이터를 얻기 위해서 더 많은 사선 방향으로 스캐너(300)와 주변 사물(380)의 거리를 측정할 수도 있다.
스캐너(300)는 상하좌우로 측정 위치를 이동하며 주변 환경 및 주변 사물(380)에 따라 다양한 패턴으로 거리를 측정하여 좌표계산 및 3차원 공간 데이터를 작성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너(300)의 동작 방법을 보여준다.
이 실시예에 따르면 스캐너(300)는 송광부(310), 수광부(320), 회전 구동부(330), 틸트 구동부(340) 및 중앙 제어부(360)를 이용하여 좌표계산 및 공간 정보 데이터를 작성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 중앙 제어부(360)는 거리 계산부(362), 회전 및 틸트 제어부(364) 및 공간 정보 연산부(366)를 포함할 수 있다.
먼저, 중앙 제어부(360)는 광원(312)을 이용하여 거리 측정용 빔(10)을 측정 위치에 발광하게 한다. 예를 들어, 주변 사물(380)에 발광하게 한다(S101).
측정 위치에서 반사되어 스캐너(300)으로 돌아오는 빛이 수광센서(322)에 맺히게 된다. 수광센서(322)는 빛이 맺히는 위치를 감지한다(S103).
스캐너(300)의 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에 맺히는 빛의 위치를 기초로 스캐너(300)와 측정위치 사이의 거리를 계산한다(S105).
스캐너(300)의 회전 및 틸트 제어부는 회전 구동부(330)와 틸트 구동부(340)을 구동시켜 지지판(390)의 틸트 각도와 회전부(301)의 회전 각도를 조절하여 광원(312)이 다음 측정 위치에 발광할 수 있도록 조절한다 (S107).
상기한 단계(S101, S103, S105 및 S107)를 반복하여 복수의 측정 위치에 대응하는 측정 거리와 각각의 측정위치에 대응하는 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 이용하여 중앙 제어부(360)의 공간 정보 연산부(366)는 좌표계산 및 공간 데이터를 작성한다(S109).
도 10a와 도 10b는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도(block diagram) 이다.
상기 스캐너(500)는 제1 송광부(510), 제2 송광부(515), 수광부(520), 회전 구동부(530), 틸트 구동부(540), 통신부(550), 중앙 제어부(560), 및 전원 공급부(570) 등을 포함할 수 있다.
스캐너(500)는 복수의 송광부를 포함하는 스캐너(300)의 실시예이다.
제1 송광부(510), 제2송광부(515) 및 수광부(520)는 지지판(590)에 고정되어 있다. 제1 송광부(510)는 제1 광원(512)과 제1 광원렌즈(514)를 포함할 수 있다. 제2 송광부(515)는 제2 광원(516)과 제2 광원렌즈(518)를 포함할 수 있다. 제1 광원(512)과 제2 광원(516)은 LD(laser diode), LED(light emitting diode) 등이 사용될 수 있으며, 제1 광원 렌즈(514)와 제2 광원 렌즈(518)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)가 각각 사용되어, 각 광원(512, 516)에서 나오는 빛을 평행광 또는 수렴광으로 만들 수 있다.
수광부(520)는 수광센서(522), 수광렌즈(524) 및 파장필터(526)를 포함할 수 있다. 수광렌즈(524)는 수광센서(522)에 빛을 모아주며, 수광센서(522)는 수광렌즈(524)에서 모아준 빛의 위치를 감지한다. 파장필터(526)는 제1 광원(512) 및 제2 광원(516)의 파장과 다른 빛이 수광센서(522)에 감지되는 것을 방지해 준다.
제1 송광부(510), 제2 송광부(515), 수광부(520)가 고정된 지지판(590) 및 틸트 구동부(540)는 회전부(501)에 고정된다.
회전 구동부(530)는 회전부(501)를 수평 방향을 회전 시킬 수 있게 구성된다. 또한 회전 구동부(530)가 회전부(501)을 회전 시키면 회전부(501)에 고정된 지지판(590)은 같은 수평 방향으로 회전한다. 도 10a에서는 회전 구동부(530)가 회전부(501)를 시계 반대 방향(532)로 회전시키는 내용이 도시되어있지만, 회전 구동부(530)는 회전부(501)를 시계 방향으로도 회전 시킬 수도 있다. 회전 구동부(530)는 인코더를 포함할 수 있고, 인코더는 회전 각도 정보를 인코더 신호로 공간 정보 연산부(566)에 보낼 수 있다.
틸트 구동부(540)는 지지판(590)의 기울기를 조절할 수 있게 구성된다. 예를 들어서, 도 10a에서는 틸트 구동부(540)가 틸트 구동 모터(542), 제1 틸트 구동 기어(546), 제2 틸트 구동 기어(547), 제3 틸트 구동 기어(548)를 포함할 수 있다는 것을 보여준다. 틸트 구동 모터(542)는 상기한 틸트 구동 기어(546, 547, 548)를 회전하여 제1 송광부(510), 제2 송광부(515) 및 수광부(520)의 기울기를 상하로 조절한다. 틸트 구동부(540)는 인코더를 포함할 수 있고, 인코더는 회전 각도 정보를 인코더 신호로 공간 정보 연산부(566)에 보낼 수 있다.
중앙 제어부(560)는 지지판(590) 또는 회전부(501)에 위치 시킬 수 있다. 중앙 제어부(560)는 거리 계산부(562), 회전 및 틸트 제어부(564) 및 공간 정보 연산부(566)를 포함할 수 있다. 거리 계산부(562)는 수광센서(522)에서 전송되는 빛의 위치 p 값을 기초로 측정 위치와 스캐너(500) 사이의 거리를 계산한다. 회전 및 틸트 제어부(564)는 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)를 제어한다. 공간 정보 연산부(566)는 거리 계산부(562)에서 계산된 거리와 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)에서 각각 보내온 회전 각도 및 틸트 각도를 기초로 좌표계산 및 공간 정보 데이터를 만든다. 만약 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)에서 인코더 신호를 통해 회전 각도 및 틸트 각도를 각각 보내오면, 공간 정보 연산부(566)는 인코더 신호를 회전 각도와 틸트 각도로 계산한다. 또한 중앙 제어부(560)는 스캐너(500)의 전반적인 작동을 제어한다. 또한 중앙 제어부(560)는 통신부(550)를 통해 공간 정보 연산부(566)에서 작성한 데이터를 외부의 장치에 유무선으로 전송할 수 있다.
전원 공급부(570)는 중앙 제어부(560)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
도 10a와 도 10b에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 스캐너도 구현될 수도 있다.
도 10a에서는 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 제1 거리 측정용 빔(70)을 이용하여 측정하는 것을 보여준다.
중앙 제어부(560)는 제1 광원(512)에서 제1 거리 측정용 빔(70)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다. 제1 거리 측정용 빔(70)은 주변 사물(580)에 도착한다. 제1 거리 측정용 빔(70)이 주변 사물(580)에 도착하면, 주면 사물의 표면(C)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(72)를 가진다. 이중 스캐너(500)에 포함된 수광렌즈(524)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(74)가 수광부(520)의 수광센서(522)로 모이게 된다. 수광렌즈(524)와 수광센서(522) 사이에 위치한 파장필터(526)는 제1 광원(512)과 같은 파장의 빛만을 통과시켜 다른 외부의 빛이 수광센서(522)에 감지되는 것을 막아준다. 수광센서(522)는 수광렌즈(524)의해 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치 p 값을 중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)에 전송한다. 수광센서(522)는 p 값을 디지털 또는 아날로그 신호로 거리 계산부(562)에 전송할 수 있다.
중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)는 수광센서(522)에서 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(C)와 스캐너(500) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다.
만약, 수광센서(522)에 충분한 빛이 모이지 않아서 수광센서(522)가 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치를 감지하지 못해 거리 계산부(562)가 위치 정보 p 값을 전송받지 못하면, 도 10b에서 보여지듯이, 중앙 제어부(560)는 제2 광원(516)에서 제2 거리 측정용 빔(80)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다.
제2 거리 측정용 빔(80)은 주변 사물(580)에 도착한다. 제2 거리 측정용 빔(80)이 주변 사물(580)에 도착하면, 주면 사물의 표면(D)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(85)를 가진다. 이중 스캐너(500)에 포함된 수광렌즈(524)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(90)가 수광부(520)의 수광센서(522)로 모이게 된다. 수광렌즈(524)와 수광센서(522) 사이에 위치한 파장필터(526)은 제2 광원(512)의 파장만을 통과시켜 다른 외부의 빛을 수광센서(522)로부터 차단 시킨다. 수광센서(522)는 수광렌즈(524)의해 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치를 중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)에 전송한다.
중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)는 수광센서(522)에서 받은 빛의 위치 정보 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(D)와 스캐너(500) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다.
도 10a와 도 10b에서 보여지듯이, 스캐너(500)는 복수의 송광부(510, 515)를 포함할 수 있다. 도 10a와 도 10b에서는 스캐너(500)가 두 개의 송광부(510, 515)를 포함하고 있지만, 두 개 이상의 송광부를 포함할 수 있다.
스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리가 항상 일정하지 못하기 때문에 주변 사물(580)에 반사되어 수광렌즈(525)에 들어오는 빛의 각도가 일정하지 않다. 수광렌즈(525)에 들어오는 빛의 각도에 따라 수광렌즈(525)를 통해 수광센서(522)로 들어오는 빛의 각도와 빛의 강도나 양이 달라 질 수 있기 때문에, 수광센서(522)에 맺히는 빛의 위치 p 값을 수광센서(522)가 정확하게 감지하거나 그렇지 않을 수도 있다. 수광센서(522)에 맺히는 빛의 위치 p 값를 수광센서(522)가 정확하게 감지할 수 없으면, 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 없다.
정확한 거리측정을 하기 위해서, 중앙 제어부(560)는 광원렌즈와 수광렌즈 사이의 거리인 g 값을 조절하여 수광렌즈(525)로 들어오는 빛의 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어서 중앙 제어부(560)는 수광부(520)와 가장 먼 제1 송광부(510)의 제 1 광원(512)에서 제1 거리 측정용 빔(70)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다. 상기한 바와 같이, 제1 거리 측정용 빔(70)이 주변 사물(580)에 도착하면, 주면 사물의 표면(C)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(72)를 가진다. 이중 스캐너(500)에 포함된 수광렌즈(524)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(74)가 수광부(520)의 수광센서(522)로 모이게 된다.
중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)는 수광센서(522)에서 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(D)와 스캐너(500) 사이의 거리를 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다. 이때 사용되는 g 값은 제1 광원렌즈(514)와 수광렌즈(524)의 사이의 거리이다.
만약, 수광센서(522)에 충분한 빛이 모이지 않아서 수광센서(522)가 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치를 감지하지 못해 중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)에 위치 정보 p 값을 전송하지 못하면, 도 10b에서 보여지듯이, 중앙 제어부(560)는 제2 광원(516)에서 제2 거리 측정용 빔(80)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다.
상기한 바와 같이, 제2 거리 측정용 빔(80)이 주변 사물(580)에 도착하면, 주면 사물의 표면(D)에 반사되어 여러 갈래로 반사되는 빛의 형태(85)를 가진다. 이중 스캐너(500)에 포함된 수광렌즈(524)에 의해 여러 갈래로 반사되는 빛의 일부(90)가 수광부(520)의 수광센서(522)로 모이게 된다.
이때, 수광렌즈(524)를 통해 수광센서(522)로 모이는 빛(90)의 각도는 수광렌즈(524)를 통해 수광센서(522)로 모이는 빛(74)의 각도와 다르다.
중앙 제어부(560)의 거리 계산부(562)는 수광센서(522)에서 받은 빛의 위치 p 값을 기초로 주변 사물의 표면(D)와 스캐너(500) 사이의 거리를 삼각측량 방법을 이용해서 계산한다. 이때 사용되는 g 값은 제2 광원렌즈(518)과 수광렌즈(524)의 사이의 거리이다.
상기했듯이, 스캐너(500)는 복수의 송광부를 포함할 수 있으며, 도 10a와 도 10b에서 설명된 내용과 같이, 중앙 제어부(560)는 송광부를 바꿔가면서 스캐너(500)와 주변 사물(580)의 거리를 구할 수 있다.
도 10a와 도 10b에서는 먼저 중앙 제어부(560)가 수광부(520)에 가장 먼 제1 송광부(510)의 제1 광원(512)를 이용하여 거리 측정을 시도하고, 이때 수광센서(522)에 충분한 빛이 모이지 않아서 수광센서(522)가 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치를 감지하지 못하면, 수광부(520)에 가까운 제2 송광부(515)의 제2 광원(516)을 이용하여 거리 측정을 시도한다.
하지만 반대로, 중앙 제어부(560)가 수광부(520)에 가장 가까운 제2 송광부(515)의 제2 광원(516)를 이용하여 거리 측정을 시도하고, 이때 수광센서(522)에 충분한 빛이 모이지 않아서 수광센서(522)가 수광센서(522)에 맺힌 빛의 위치를 감지하지 못하면, 수광부(520)에서 가장 먼 제1 송광부(510)의 제1 광원(512)을 이용하여 거리 측정을 시도할 수도 있다.
다시 말하면, 중앙 제어부(560)가 송광부를 선택하는 순서는 수광부(520)에서 가까운 송광부에서부터 수광부(520)에서 먼 송광부 순서가 될 수 도 있고, 수광부(520)에서 먼 송광부에서부터 수광부(520)에서 가까운 송광부 순서가 될 수 도 있다. 또한 랜덤한 순서가 될 수도 있다.
스캐너(500)는 도 2a의 스캐너(300)과 같이 회전부(590)를 수평회전 시킬 수 있으며, 지지판(590)의 기울기도 상하로 조절할 수도 있다. 이를 통해서 스캐너(500)는 도 2a의 스캐너(300)과 같이 수평 방향, 수직 방향 및 사선 방향으로 거리 측정 위치를 이동하며 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 또한 복수의 측정 위치에 대응하는 측정 거리와 각각의 측정 위치에 대응하는 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 이용하여 중앙 제어부(560)의 공간 정보 연산부(566)는 좌표계산 및 공간 데이터를 작성할 수 있다.
도 11a는 스캐너(500)의 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)의 하나의 예를 단면도로 도시하고 있다. 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)를 도면에 잘 나타내기 위해서, 제2 송광부(515)와 수광부(520)는 미도시하였다. 틸트 구동부(540)는 지지판(590)의 기울기를 조절할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이 틸트 구동부(540)는 틸트 모터(542), 제1 틸트 구동 기어(546), 제2 틸트 구동 기어 (547), 제3 틸트 구동 기어 (548)를 포함할 수 있다.
제1 틸트 구동 기어(546)는 지지판(590) 옆면에 고정되어 있다. 제3 틸트 구동 기어(548)는 틸트 모터(542)에 결합되어 있다. 제2 틸트 구동 기어(547)는 제1 틸트 구동 기어(546)와 제3 틸트 구동 기어(548) 사이에 맞물려 있다. 틸트 모터(542)가 회전화면, 제3 틸트 구동 기어(548)를 회전시키고, 제3 틸트 구동 기어(548)은 제2 틸트 구동기어(547)을 회전 시킨다. 제2 틸트 구동기어(547)가 회전하면, 제1 틸트 구동 기어(546)이 회전하게 된다. 지지판(590)은 제1 틸트 구동 기어(546)의 회전에 따라 기울기가 달라진다.
도 11a에서는 틸트 구동 모터(542)를 이용하여 상기한 틸트 구동 기어(546, 547, 548)를 회전시켜 송광부(510)와 수광부(520)가 고정된 지지판(590)의 기울기를 상하로 조절하는 것을 보여준다. 지지판(590)의 기울기를 조절하면 송광부(510)와 수광부(520)의 기울기를 같이 조절된다. 중앙 제어부(560)의 회전 및 틸트 제어부(564)가 틸트 구동부(540)를 제어하여 송광부(510)와 수광부(520)가 고정된 지지판(590)의 기울기를 조절하면, 스캐너(500)는 거리 측정 위치를 상하로 조절하며 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
회전 구동부(530)는 회전부(501)를 수평 회전 시킬 수 있게 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어서, 회전 구동부(530)는 회전 구동 모터(536), 제1 회전 구동 기어(538), 제2 회전 구동 기어(539)를 이용하여 회전부(501)의 회전을 조절할 수 있다.
제1 회전 구동 기어(538)는 회전부(501) 밑면 가운데에 고정되어 있고, 제2 회전 구동 기어(539)는 회전 구동 모터(536)와 결합되어 있다. 제1 회전 구동 기어(538)와 제2 회전 구동 기어(539)는 서로 맞물려 회전한다.
그러므로 회전 구동 모터(536)가 회전하면, 회전 구동 모터(536)에 결합된 제2 회전 구동 기어(539)가 같이 회전하고. 제2 회전 구동 기어(538)에 맞물려 회전하는 제1 회전 구동 기어(538)도 같이 회전한다. 또한 제1 회전 구동 기어(538)가 회전하면, 회전부(501)도 같이 회전한다.
도 11a에서는 회전 구동 모터(536)를 이용하여 상기한 회전 구동 기어(538, 539)를 회전시켜 지지판(590)과 틸트 구동부(540)가 고정되어 있는 회전부(501)를 수평 회전 시키는 것을 보여준다.
회전부(501)를 회전시키면 송광부(510)와 수광부(520)도 같은 방향으로 회전한다. 중앙 제어부(560)의 회전 및 틸트 제어부(564)가 회전 구동부(530)를 제어하여 송광부(510)와 수광부(520)가 고정된 지지판(590)를 회전시키면, 스캐너(500)는 거리 측정 위치를 좌우로 조절하며 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 11b는 스캐너(500)의 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)의 하나의 예를 단면도로 도시하고 있다. 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)를 도면에 잘 나타내기 위해서, 수광부(520)는 미도시하였다. 틸트 구동부(540)는 지지판(590)의 기울기를 조절할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다.
도 11b의 틸트 구동부(540)는 도 11a에서 보여준 내용과 같다. 하지만 도 11b에서는 회전 구동부(530)가 다르게 구성되어 있다.
도 11b의 회전 구동부(530)는 풀리 구동 모터(537), 제1 풀리(533), 제2 풀리(531), 풀리 벨트(534)를 이용하여 회전부(501)의 회전을 조절할 수 있다.
제1 풀리(533)는 회전부(501) 밑면 가운데에 고정되어 있고, 제2 풀리(531)는 풀리 구동 모터(537)와 결합되어 있다. 제1 풀리(533)와 제2 풀리(531)는 풀리 벨트(534)에 연결되어 회전한다.
그러므로 풀리 구동 모터(537)가 회전하면, 풀리 구동 모터(537)에 결합된 제2 풀리(531)가 같이 회전하고. 제2 풀리(531)에 풀리 벨트(534)로 연결된 제1 풀리(533)도 같이 회전한다. 또한 제1 풀리(533)가 회전하면, 회전부(501)도 같이 회전한다.
도 11b에서는 풀리 구동 모터(537)를 이용하여 상기한 풀리(531, 533)를 회전시켜 지지판(590)과 틸트 구동부(540)가 고정되어 있는 회전부(501)을 수평 회전 시키는 것을 보여준다.
회전부(501)을 회전시키면 송광부(510)와 수광부(520)도 같은 방향으로 회전한다. 중앙 제어부(560)의 회전 및 틸트 제어부(564)가 회전 구동부(530)를 제어하여 송광부(510)와 수광부(520)가 고정된 지지판(590)를 회전시키면, 스캐너(500)는 거리 측정 위치를 좌우로 조절하며 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너(500)의 동작 방법을 보여준다.
이 실시예에 따르면 스캐너(500)는 제1 송광부(510), 제2 송광부(515), 수광부(520), 회전 구동부(530), 틸트 구동부(540) 및 중앙 제어부(560)를 이용하여 공간 정보 데이터를 작성할 수 있다.
제1 송광부(510), 제2 송광부(515) 및 수광부(520)는 지지판(590)에 고정되어 있다.
또한 제1 송광부(510), 제2 송광부(515), 수광부(520)가 고정된 지지판(590) 및 틸트 구동부(540)는 회전부(501)에 고정된다.
상기한 바와 같이, 중앙 제어부(560)는 거리 계산부(562), 회전 및 틸트 제어부(564) 및 공간 정보 연산부(566)를 포함할 수 있다.
먼저, 중앙 제어부(560)는 광원(512)을 이용하여 제1 거리 측정용 빔(70)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다(S301).
제1 거리 측정용 빔(70)은 주변 사물(580)에 도착한다. 주변 사물(580)에 도착한 제1 거리 측정용 빔(70)은 주변 사물(580)의 표면에 반사된다.
주변 사물(580)에서 반사되어 스캐너(500)으로 돌아오는 빛이 수광센서(522)에 맺히게 된다. 수광센서(522)는 수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치 p 값을 감지한다(S303).
수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치 p 값이 감지되었다면 거리 계산부(562)는 p 값을 기초로 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 계산한다(S305).
스캐너(500)의 회전 및 틸트 제어부는 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)을 구동시켜 지지판(590)의 틸트 각도와 회전부(501)의 회전 위치를 조절하여 다음 측정할 위치를 정한다(S307).
상기한 단계(S301, S303, S305 및 S307)를 반복하여 복수의 측정 위치에 대응하는 측정 거리와 각각의 측정 위치에 대응하는 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 이용하여 중앙 제어부(560)의 공간 정보 연산부(566)는 좌표계산 및 공간 데이터를 작성한다(S309).
만약 수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치인 p 값이 측정되지 않았다면, 중앙 제어부(560)는 제2 광원(516)을 이용하여 제2 거리 측정용 빔(80)을 주변 사물(580)에 발광하게 한다(S311).
주변 사물(580)에서 반사되어 스캐너(500)으로 돌아오는 빛이 수광센서(522)에 맺히게 된다. 수광센서(522)는 수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치 p 값을 감지한다(S313).
수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치인 p 값이 감지되었다면 거리 계산부(562)는 p 값을 기초로 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 계산한다(S305).
스캐너(500)의 회전 및 틸트 제어부는 회전 구동부(530)와 틸트 구동부(540)을 구동시켜 지지판(590)의 틸트 각도와 회전부(501)의 회전 위치를 조절하여 다음 측정할 위치를 정한다. (S307).
상기한 단계(S311, S313, S305 및 S307)를 반복하여 복수의 측정위치에 대응하는 측정 거리와 각각의 측정위치에 대응하는 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 이용하여 중앙 제어부(560)의 공간 정보 연산부(566)는 좌표계산 및 공간 데이터를 작성한다(S309).
만약 상기한 단계(S313)에서 수광센서(522)에 빛이 맺히는 위치 p 값이 측정되지 않았다면, 중앙 제어부(560)는 광원(512)을 이용하여 제1 거리 측정용 빔(70)을 이용해서 다시 거리 측정을 시도 하거나 거리 측정을 중단할 수도 있다.
또한 만약, 스캐너(500)에 다른 송광부가 포함되어 있다면, 스캐너(500)는 다른 송광부의 광원을 이용해서 거리 측정을 시도할 수도 있다.
스캐너(500)는 도 2a의 스캐너(300)과 같이 회전부(590)를 수평회전 시킬 수 있으며, 지지판(590)의 기울기도 상하로 조절할 수도 있다. 이를 통해서 스캐너(500)는 도 2a의 스캐너(300)과 같이 수평 방향, 수직 방향 및 사선 방향으로 거리 측정 위치를 이동하며 스캐너(500)와 주변 사물(580) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
스캐너(500)는 상하좌우로 측정 위치를 이동하며 주변 환경 및 주변 사물(580)에 따라 다양한 패턴으로 거리를 측정하여 좌표 계산 및 3차원 공간 데이터를 작성할 수 있다.
또한 복수의 측정 위치에 대응하는 측정 거리와 각각의 측정 위치에 대응하는 회전 각도 및 틸트 각도(기울기 각도)를 이용하여 중앙 제어부(560)의 공간 정보 연산부(566)는 좌표계산 및 공간 데이터를 작성할 수 있다.
도 13은 진공 청소 로봇(700)에 탑재되어 사용되는 스캐너(300)를 도시하였다. 본 발명이 주변 사물(380)과 청소 로봇 사이의 거리를 측정하여 공간 데이터를 청소 로봇에 전송하면, 청소 로봇은 본 발명에서 전송 받은 정보를 바탕으로 동선을 정한다.
도 14는 자동차(900)에 탑재되어 사용되는 스캐너(300)를 도시하였다. 본 발명이 주변 사물과 자동차 사이의 거리를 측정하여 공간 데이터를 자동차에 전송하면, 자동차는 본 발명에서 전송 받은 정보를 바탕으로 안전거리를 확보한다. 예를 들어 자동차가 운전자에게 경고방송을 할 수 도 있으며 자동차 속도를 자동 제어할 수도 있다.
상기와 같이 설명된 스캐너는 위에 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 거리 측정 장치에 있어서,
    거리 측정용 빔을 측정 위치에 발광하는 송광부;
    상기 측정 위치에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하는 수광부;
    상기 송광부와 상기 수광부가 고정되어 있는 지지판;
    상기 지지판의 기울기를 조절하도록 구성된 틸트 구동부;
    상기 지지판이 고정되어 있는 회전부;
    상기 회전부의 회전을 조절하도록 구성된 회전 구동부;
    측정한 위치 값을 기초로 상기 거리 측정 장치와 상기 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 거리 계산부를 포함하는
    거리 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틸트 구동부와 상기 회전 구동부를 각각 구동시켜 상기 지지판의 기울기와 상기 회전부의 회전 각도를 각각 조절하여 상기 측정 위치를 상하좌우로 이동시키는 회전 및 틸트 제어부를 더 포함하고,
    상기 회전 및 틸트 제어부를 이용하여 상기 측정 위치를 이동시키며 상기 거리 측정 장치와 상기 측정 위치 사이의 거리를 계산하는
    거리 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리 계산부에서 계산한 상기 측정 위치 사이의 거리, 상기 측정 위치에 해당하는 상기 지지판의 기울기 각도와 상기 회전부 각도를 이용하여 공간 데이터를 작성하는 공간 정보 연산부를 포함하는
    거리 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 틸트 구동부와 상기 회전 구동부는 인코더를 포함하고,
    상기 인코더는 상기 측정 위치에 해당하는 상기 지지판의 기울기 각도와 상기 회전부 각도를 인코더 신호로 상기 공간 정보 연산부에 전송하게 구성된
    거리 측정 장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송광부는 광원렌즈를 포함하고, 상기 수광부는 수광렌즈를 포함하며,
    상기 거리 측정용 빔은 상기 광원렌즈를 통과하고, 상기 측정 위치에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛은 수광렌즈를 통하도록 구성되어 있고,
    상기 광원렌즈와 상기 수광렌즈를 이용하여 상기 거리 측정용 빔과 상기 측정 위치에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛의 각도가 0도에서 20도 사이가 되도록 구성된
    거리 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수광부는 파장필터를 포함하고,
    상기 파장 필터는 상기 거리 측정용 빔과 같은 파장만을 통과시키는
    거리 측정 장치
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송광부는 상기 거리 측정용 빔을 발광하는 광원을 포함하고,
    상기 광원은 LD(Laser Diode) 또는 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는
    거리 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 송광부는 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈를 이용하여 상기 거리 측정용 빔이 평행광 또는 수렴광이 되도록 구성된
    거리 측정 장치
  9. 거리 측정 장치에 있어서,
    거리 측정용 빔을 주변 사물에 발광하는 제1의 송광부;
    상기 주변 사물에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하는 수광부;
    상기 수광부가 거리 측정 장치로 모이는 빛의 위치를 측정하지 못하면, 제2의 송광부를 이용하여 제2의 거리 측정용 빔을 주변 사물에 발광시키는 중앙 제어부;
    상기 제1의 송광부, 제2의 송광부 및 상기 수광부가 고정되어 있는 지지판;
    상기 지지판의 기울기를 조절하도록 구성된 틸트 구동부;
    상기 지지판이 고정되어 있는 회전부;
    상기 회전부의 회전을 조절하도록 구성된 회전 구동부;
    측정한 위치 값을 기초로 상기 거리 측정 장치와 상기 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 거리 계산부를 포함하는
    거리 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 틸트 구동부와 상기 회전 구동부를 각각 구동시켜 상기 지지판의 기울기와 상기 회전부의 회전 각도를 각각 조절하여 거리 측정 위치를 이동시키는 회전 및 틸트 제어부를 더 포함하고,
    상기 회전 및 틸트 제어부를 이용하여 상기 거리 측정 위치를 이동시키며 상기 거리 측정 장치와 상기 주변 사물 사이의 거리를 계산하고,
    상기 거리 계산부에서 계산한 거리, 상기 지지판의 기울기 각도와 상기 회전부 각도를 이용하여 공간 데이터를 작성하는 공간 정보 연산부를 포함하는
    거리 측정 장치.
  11. 거리 측정 장치의 동작 방법에 있어서,
    거리 측정용 빔을 측정 위치에 발광하는 단계;
    측정 위치에 반사되어 거리 측정 장치로 돌아오는 빛이 수광센서에 맺히는 위치를 측정하는 단계;
    상기 측정한 위치를 기초로 거리 측정 장치와 상기 측정 위치 사이의 거리를 계산하는 단계;
    지지판의 기울기 각도와 회전부의 회전 각도를 조절하여 상기 측정 위치를 이동하며 상기 거리 측정 장치와 상기 측정 위치 사이의 거리를 측정하는 단계;
    상기 측정 위치에 대응하는 거리, 지지판의 기울기 각도 및 회전부의 회전 각도를 이용하여 공간 정보 테이터를 작성하는 단계를 포함하는
    동작 방법.
KR1020120157122A 2012-12-28 2012-12-28 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법 KR102007772B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157122A KR102007772B1 (ko) 2012-12-28 2012-12-28 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법
US14/655,823 US9798005B2 (en) 2012-12-28 2013-12-26 Three-dimensional space measurement device and method for operating same
PCT/KR2013/012229 WO2014104765A1 (ko) 2012-12-28 2013-12-26 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157122A KR102007772B1 (ko) 2012-12-28 2012-12-28 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140086515A true KR20140086515A (ko) 2014-07-08
KR102007772B1 KR102007772B1 (ko) 2019-08-06

Family

ID=51021719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120157122A KR102007772B1 (ko) 2012-12-28 2012-12-28 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9798005B2 (ko)
KR (1) KR102007772B1 (ko)
WO (1) WO2014104765A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180022131A (ko) * 2016-08-23 2018-03-06 주식회사 오토닉스 3차원 스캐너

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108824A1 (de) * 2013-08-14 2015-02-19 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensoranordnung zur Erfassung von Bediengesten an Fahrzeugen
US10339390B2 (en) * 2016-02-23 2019-07-02 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for an imaging system
JP7048751B2 (ja) * 2018-02-13 2022-04-05 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法
CN114646292A (zh) * 2022-03-20 2022-06-21 熊文江 一种便携式土木工程用距离测量装置及其使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060222314A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Leica Geosystems Ag Measurement system for determining six degrees of freedom of an object
KR100882737B1 (ko) * 2007-05-14 2009-02-06 엘지이노텍 주식회사 3차원 거리센서 및 동작방법
KR20120017889A (ko) * 2010-08-20 2012-02-29 광전자 주식회사 거리 측정용 광센서 및 그 모듈

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6034803A (en) 1997-04-30 2000-03-07 K2 T, Inc. Method and apparatus for directing energy based range detection sensor
JP3817530B2 (ja) 2003-06-30 2006-09-06 本田技研工業株式会社 ３次元形状測定方法及びその測定装置
JP2006010506A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Sharp Corp 光学式測距センサおよび自走式掃除機
US8996172B2 (en) * 2006-09-01 2015-03-31 Neato Robotics, Inc. Distance sensor system and method
KR101193789B1 (ko) 2007-08-09 2012-10-23 엘지이노텍 주식회사 ３차원 공간인식센서
CN101393262B (zh) * 2008-11-05 2011-04-27 上海科勒电子科技有限公司 距离检测感应装置及其近距离检测方法
JP5702524B2 (ja) * 2009-02-17 2015-04-15 株式会社ミツトヨ 追尾式レーザ干渉計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060222314A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Leica Geosystems Ag Measurement system for determining six degrees of freedom of an object
KR100882737B1 (ko) * 2007-05-14 2009-02-06 엘지이노텍 주식회사 3차원 거리센서 및 동작방법
KR20120017889A (ko) * 2010-08-20 2012-02-29 광전자 주식회사 거리 측정용 광센서 및 그 모듈

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180022131A (ko) * 2016-08-23 2018-03-06 주식회사 오토닉스 3차원 스캐너

Also Published As

Publication number Publication date
KR102007772B1 (ko) 2019-08-06
US20150346343A1 (en) 2015-12-03
US9798005B2 (en) 2017-10-24
WO2014104765A1 (ko) 2014-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102007772B1 (ko) 3차원 공간 측정 장치 및 동작 방법
CN110893085B (zh) 清洁机器人及其充电路径决定方法
KR101490170B1 (ko) 로봇 청소기
US9175956B2 (en) Construction laser system having a rotation laser and a laser receiver, with functionality for automatic determination of the laser receiver direction
JP2015148605A (ja) 光電センサ及び監視領域内の物体の検出方法
EP2639549A1 (en) Laser receiver
JP6713847B2 (ja) 測量システム
US10884111B2 (en) Distance measuring apparatus
JP5438988B2 (ja) 測定システムおよび干渉計
KR102144541B1 (ko) 2방향 거리 검출 장치
KR101863950B1 (ko) 디스플레이 계측 방법 및 장치
JP2016109679A (ja) 光電センサ及び物体検出方法
KR20110092984A (ko) 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치
JP2022527033A (ja) 測定装置および方法
KR102090502B1 (ko) 거리 측정 장치 및 그 방법
KR100616774B1 (ko) 무선통신을 이용한 이동체의 위치인식시스템 및위치인식방법
KR20160147766A (ko) 3d 레이저 스캐너
CN216816942U (zh) 一种自移动设备的测距传感器及自移动设备
US20140347677A1 (en) Distance measurement apparatus
WO2020203614A1 (ja) 測量ロボットおよび測量ロボットシステム
KR102188878B1 (ko) 거리 측정 장치 및 동작 방법
KR102065024B1 (ko) 거리 공간 측정 장치 및 동작 방법
KR100836479B1 (ko) 거리 측정 장치 및 방법
KR101293198B1 (ko) 3차원 거리 측정기
JP6913422B2 (ja) 測量システム

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant