KR20150039483A - 스캔 레이다 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 베이스; 상기 베이스에 배치되는 레이저 발진부; 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레이저 발진부에서 송출된 레이저를 주변으로 반사시키는 제1 반사부와, 주변에서 반사되어 되돌아오는 레이저를 감지하는 제1 수신부를 포함하는 회전부; 상기 회전부를 회전 구동시키는 구동부; 및 상기 베이스에 배치되는 고정자 및 상기 회전부에 배치되는 회전자를 포함하며, 생산된 전력을 상기 회전부에 공급하는 발전기;를 구비하는 스캔 레이다를 개시한다.

Description

스캔 레이다{Scan ladar}
본 발명의 실시예들은 스캔 레이다에 관한 것이다.
자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하기 위하여 레이저 레이다(ladar)가 사용되고 있다. 이러한 레이저 레이다는 주변 영역으로 레이저를 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아 오는 반사광을 이용함으로써, 주변의 물체나 지형을 스캔할 수 있다.
레이저 레이다 중에는 360 도로 선회하면서 전방향을 스캐닝하는 전방향 스캔 레이다(panoramic scan ladar)가 있다.
일본 공개특허 JP2009-069003에서는 거울을 구비하는 반사형 레이저 레이더를 개시하고 있다.
본 발명의 실시예들은 전방향을 스캐닝하는 스캔 레이다를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 베이스; 상기 베이스에 배치되는 레이저 발진부; 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레이저 발진부에서 송출된 레이저를 주변으로 반사시키는 제1 반사부와, 주변에서 반사되어 되돌아오는 레이저를 감지하는 제1 수신부를 포함하는 회전부; 상기 회전부를 회전 구동시키는 구동부; 및 상기 베이스에 배치되는 고정자 및 상기 회전부에 배치되는 회전자를 포함하며, 생산된 전력을 상기 회전부에 공급하는 발전기;를 구비하는 스캔 레이다를 개시한다.
본 실시예에 있어서 상기 고정자는 복수 개의 제1 돌출부를 포함하고, 상기 회전자는, 상기 제1 돌출부 사이에 배치되는 복수 개의 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 회전부는 상기 제1 수신부와 전기적으로 연결되며, 신호를 무선 전송하는 제1 전송부;를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 레이다는 회전부에 전력을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 스캔 레이다를 구비한 차량을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 레이다를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전방향 스캔 레이다를 구비한 차량을 개략적으로 도시한 사시도로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 레이다(10)는 차량(20)에 장착되어 차량 주변의 지형 또는 물체 등에 관한 정보를 수집할 수 있다. 본 실시예의 스캔 레이다(10)는 차량뿐만 아니라, 선박, 헬기, 이동형 로봇 등에도 채용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 레이다를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 스캔 레이다(10)는 베이스(110), 레이저 발진부(120), 회전부(130), 구동부(140) 및 발전기(150)를 포함한다.
베이스(110)는 스캔 레이다(10)가 설치되는 차량(20) 등에 고정적으로 배치되어, 내부에 레이저 발진부(120) 등을 구비하고, 회전부(130)과 회전할 수 있도록 지지대 역할을 할 수 있다.
레이저 발진부(120)는 베이스(110)에 배치된다. 레이저 발진부(120)는 제3 반사부(117)의 반사면으로 레이저를 방출한다. 방출된 레이저는 제3 반사부(117)에서 반사되어 제1 반사부(131)로 입사된다. 레이저 발진부(120)는 레이저를 직접적으로 생성하는 것일 수도 있고, 별도의 레이저 생성 모듈(미도시)와 광섬유로 연결되어 레이저를 전송받아 송출하는 것일 수도 있다.
회전부(130)는 베이스(110)에 회전 가능하게 결합된다. 즉 회전부(130)는 수직 방향의 회전 중심축(A)을 중심으로 회전이 가능하도록 베이스(110)에 결합된다. 베이스(110)와 회전부(130) 사이에는 베어링이 배치되어 회전부(130)가 베이스(110)에 대하여 원활하게 회전하게끔 할 수 있다.
회전부(130)는 제1 반사부(131)를 포함할 수 있다. 제1 반사부(131)는 레이저 발진부(120)에서 송출된 레이저(L1)를 주변으로 반사시킨다. 레이저 발진부(120)에서 방출된 레이저는 제3 반사부(117)에서 반사된 후 제1 반사부(131)로 입사될 수 있다. 제1 반사부(131)에서 반사된 레이저는 회전부(130)의 투광창을 통해서 외부로 방출될 수 있다. 제1 반사부(131)는 지지대에 의해 고정될 수 있다.
회전부(130)는 제1 수신부(132)를 포함할 수 있다. 제1 수신부(132)는 주변에서 반사되어 되돌아오는 레이저(L2)를 감지할 수 있다. 제1 수신부(132)는 외부로 송출된 레이저가 지형 또는 지물에서 반사되어 되돌아 오는 것을 감지한다. 제1 수신부(132)는 반사광이 미약한 경우에도 이를 포착할 수 있도록 집광이 가능한 광학 렌즈 및 감도가 우수한 감광 센서를 구비할 수 있다. 반사광의 감지 과정은 회전부(130)의 회전 중에 수행될 수 있다.. 따라서 본 실시예의 스캔 레이다(10)는 선회 방향 및 상하 방향으로 동시에 레이저 스캐닝을 수행하여, 주변의 지형 또는 지물에 대한 정보를 입체적으로 획득할 수 있다.
구동부(140)는 회전부(130)를 회전 구동시킨다. 구동부(140)는 중공형 모터일 수 있다. 구동부(140)는 제어부(161)의 제어 명령에 따라서 작동될 수 있다.
발전기(150)는 회전부(130)에 전력을 공급한다. 발전기(150)는 베이스(110)에 배치되는 고정자(115) 및 회전부(130)에 배치되는 회전자(135)을 포함할 수 있다. 고정자(115)가 코일인 경우에는 회전자(135)가 자석이 되고, 고정자(115)가 자석인 경우에는 회전자(135)가 코일이 된다. 회전자(135)가 고정자(115) 사이를 회전함에 따라 코일 주변의 자속이 변화하고 이에 따라 전자기 유도에 의해 전력이 발생할 수 있다. 발생한 전력은 회전부(130)의 제1 수신부(132), 제1 연산부(136), 제1 전송부(137) 등으로 공급될 수 있다. 정류회로가 발전기(150)에 연결되어 발전기(150)에 의해 발생된 전력을 DC전원으로 정류할 수 있다.
고정자(115)는 복수 개의 제1 돌출부(113)를 포함할 수 있다. 회전자(135)는 제1 돌출부(113) 사이에 배치되는 복수 개의 제2 돌출부(133)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제2 돌출부(133)가 복수 개의 제1 돌출부(113) 사이를 이동함에 따라 전자기 유도에 의해 전력이 발생할 수 있다.
회전부(130)는 제1 전송부(137)를 더 포함할 수 있다. 제1 전송부(137)는 제1 수신부(132)와 전기적으로 연결되며, 신호를 무선 전송할 수 있다. 제1 전송부(137) 및 제1 수신부(132)는 제1 연산부(136)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 수신부(132)에서 감지한 신호는 제1 연산부(136)에 의해 변환된 후 제1 전송부(137)에 의해 무선수신부(162)로 전달될 수 있다.
제어부(161)는 베이스(110), 회전부(130), 제3 반사부(117), 레이저 발진부(120), 구동부(140)를 각각 제어하는 역할을 할 수 있다. 제어부(161)는 마이크로프로세서를 구비할 수 있다. 무선수신부(162)가 제어부(161)에 전기적으로 연결될 수 있다. 무선수신부(162)는 제1 전송부(137)에서 무선 전송된 신호를 받는 역할을 할 수 있다. 무선수신부(162)에 의해 수신된 신호는 제어부(161)에 의해 처리될 수 있다.
이하, 스캔 레이다(10)의 작동에 대해 설명한다.
레이저 발진부(120)에 의해 레이저가 방출된다. 방출된 레이저는 제3 반사부(117)에 의해 반사되어 제1 반사부(131)로 입사된다. 제1 반사부(131)로 입사되는 레이저(L1)는 제1 반사부(131)에 의해 주변으로 반사된다. 회전부(130)가 구동부(140)에 의해 회전 중심축(A)을 중심으로 회전하므로 제1 반사부(131)도 회전 중심축(A)을 중심으로 회전하게 된다. 따라서 제1 반사부(131)에 의해 반사되어 주변으로 나가는 레이저 또한 회전 중심축(A)을 중심으로 회전한다. 이에 따라 레이저에 의해 전방향을 스캔할 수 있게 된다.
제1 반사부(131)에 의해 외부로 방출된 레이저는 사물에 부딪혀 반사된 후 다시 제1 반사부(131)로 돌아와 제1 수신부(132)에 의해서 감지된다. 제1 수신부(132)에 의해 감지된 신호는 제1 연산부(136)에 의해 처리되어 제1 전송부(137)를 통해 무선수신부(162)로 무선 전송될 수 있다. 이때 제1 수신부(132), 제1 연산부(136), 제1 전송부(137) 등에 전력이 필요하게 된다. 즉, 회전부(130)에 전력이 공급되어야 한다.
발전기(150)에 의해 회전부(130)에 전력이 공급될 수 있다. 발전기(150)는 베이스(110)에 배치되는 고정자(115) 및 회전부(130)에 배치되는 회전자(135)를 포함한다. 회전부(130)가 구동부(140)에 의해 회전하므로 회전자(135)가 고정자(115) 사이를 이동할 수 있다. 이에 따라 전자기 유도에 의해 전력을 발생시킬 수 있고, 발생된 전력을 회전부(130)에 공급할 수 있다. 전술한 방식으로 회전부(130)에 전력을 공급함으로써, 전력 공급을 위한 고가의 슬립링이 필요 없고, 슬립링 내구성 및 구동속도에 의한 제품 수명 및 동작 속도의 제한을 받지 않을 수 있다.
제1 전송부(137)에 의해 무선 전송된 신호는 무선수신부(162)에 의해 무선 수신될 수 있다. 무선수신부(162)에 의해 수신된 신호는 제어부(161)에 의해 처리되어, 결국 스캔 레이다(10) 주변을 스캔할 수 있다.
제2 반사부(231), 제2 수신부(232), 제2 연산부(236) 및 제2 전송부(237)가 추가적으로 회전부(130)에 포함될 수 있다.
회전부(130)는 제2 반사부(231)를 포함할 수 있다. 제2 반사부(231)는 부분반사거울일 수 있다. 제2 반사부(231)는 지지대에 의해 고정될 수 있다. 레이저 발진부(120)에서 송출된 레이저(L1)는 일부가 제2 반사부(231)에 의해 반사되고 나머지는 제2 반사부(231)를 통과할 수 있다. 제2 반사부(231)를 통과한 레이저는 제1 반사부(131)로 입사되어 주변으로 반사될 수 있다. 레이저 발진부(120)에서 방출된 레이저는 제3 반사부(117)에서 반사된 후 제2 반사부(231)로 입사될 수 있다. 제2 반사부(231)에서 반사된 레이저는 회전부(130)의 투광창을 통해서 외부로 방출될 수 있다. 이때, 제2 반사부(231)에서 반사된 레이저의 방향과 제1 반사부(131)에서 반사된 레이저의 방향이 반대가 되게 할 수 있다.
회전부(130)는 제2 수신부(232)를 포함할 수 있다. 제2 수신부(232)는 주변에서 반사되어 되돌아오는 레이저(L3)를 감지할 수 있다. 제2 수신부(232)는 외부로 송출된 레이저가 지형 또는 지물에서 반사되어 되돌아 오는 것을 감지한다. 제2 수신부(232)는 반사광이 미약한 경우에도 이를 포착할 수 있도록 집광이 가능한 광학 렌즈 및 감도가 우수한 감광 센서를 구비할 수 있다.
회전부(130)는 제2 전송부(237)를 더 포함할 수 있다. 제2 전송부(237)는 제2 수신부(232)와 전기적으로 연결되며, 신호를 무선 전송할 수 있다. 제2 전송부(237) 및 제2 수신부(232)는 제2 연산부(236)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 수신부(232)에서 감지한 신호는 제2 연산부(236)에 의해 변환된 후 제2 전송부(237)에 의해 무선수신부(162)로 전달될 수 있다.
제2 반사부(231), 제2 수신부(232), 제2 연산부(236) 및 제2 전송부(237)가 추가적으로 회전부(130)에 포함됨으로써, 스캔의 효율성 및 정밀도가 향상될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 베이스 120: 레이저 발진부
130: 회전부 131: 제1 반사부
132: 제1 수신부 140: 구동부
150: 발전기 115: 고정자
135: 회전자

Claims (3)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 배치되는 레이저 발진부;
    상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레이저 발진부에서 송출된 레이저를 주변으로 반사시키는 제1 반사부와, 주변에서 반사되어 되돌아오는 레이저를 감지하는 제1 수신부를 포함하는 회전부;
    상기 회전부를 회전 구동시키는 구동부; 및
    상기 베이스에 배치되는 고정자 및 상기 회전부에 배치되는 회전자를 포함하며, 생산된 전력을 상기 회전부에 공급하는 발전기;를 구비하는 스캔 레이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수 개의 제1 돌출부를 포함하고,
    상기 회전자는, 상기 제1 돌출부 사이에 배치되는 복수 개의 제2 돌출부를 포함하는 스캔 레이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부는 상기 제1 수신부와 전기적으로 연결되며, 신호를 무선 전송하는 제1 전송부;를 더 포함하는 스캔 레이다.
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