KR20150052562A

KR20150052562A - Distance measuring scanner and operating method thereof

Info

Publication number: KR20150052562A
Application number: KR1020130134118A
Authority: KR
Inventors: 김철호; 이정욱; 이경언
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-14
Also published as: KR102137156B1

Abstract

A distance measuring scanner mounted on a cleaning robot according to an embodiment of the present invention comprises: a light-transmitting part for emitting a beam of light for measuring a distance to an object; a light-receiving part for detecting the light reflected on the object and gathering on the distance measuring scanner; and a control part for checking whether or not there exist foreign materials on the surface of the cleaning robot by comparing a reference distance between the reference position of the cleaning robot and the robot with a measured distance obtained by rotating the cleaning robot by a certain angle.

Description

[0001] DISTANCE MEASURING SCANNER AND OPERATING METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 거리 측정 장치 및 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a distance measuring apparatus and a method of operation.

본 발명의 거리 측정 장치(이하 '스캐너')는 빛을 이용하여 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 측정한다. 빛을 이용하여 거리를 측정하는 방식은 삼각측량(triangulation) 방식, TOF(Time of Flight) 방식, 위상차(phase-shift)를 이용한 방식 등이 있다.A distance measuring device (hereinafter 'scanner') of the present invention uses light to measure the distance between the scanner and surrounding objects. The method of measuring the distance using light includes a triangulation method, a time of flight (TOF) method, and a method using a phase-shift method.

삼각측량 방식은 삼각측량법을 바탕으로 거리를 측정하는 방법이며, TOF 방식은 스캐너에서 빛을 발광한 시간과 그 발광된 빛이 주변 사물에 반사되어 거리측정 장치로 돌아오는 시간의 차이를 이용하여 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 계산하는 방법이다. 위상차를 이용한 방식은 일정한 주파수를 가진 신호를 이용하여 빛을 측정위치에 발광하고, 측정위치에 반사되어 스캐너로 돌아오는 빛을 이용하여 측정 신호를 생성하고, 측정 위치에 빛을 발광할 때 이용한 일정한 주파수를 가진 제어신호와 측정 측정위치에서 반사되어 스캐너로 돌아온 빛을 이용하여 생성한 측정 신호를 비교하여 위상차를 구하고, 구한 위상차를 기초로 거리를 측정하는 방법이다.The triangulation method is a method of measuring distance based on triangulation method. The TOF method uses a difference between the time of light emission from the scanner and the time that the emitted light is reflected on the surrounding objects and returns to the distance measuring device, And the distance between the objects. The phase difference method uses a signal having a constant frequency to emit light at a measurement position, generates a measurement signal using light reflected at the measurement position and returning to the scanner, A control signal having a frequency and a measurement signal generated by using the light reflected from the measurement position and returned to the scanner are compared to obtain a phase difference and the distance is measured based on the obtained phase difference.

최근에 각종 거리측정장치는 빛(laser, led)을 이용하여, 사람이나 사물의 위치를 검출하고 이 정보를 거리로 계산하는데 많이 사용되고 있으며, 이때 거리측정장치를 보호하거나 디자인적인 측면에서 거리측정장치에 추가적으로 투명/불투명한 기구부를 부착하는 경우가 많다. In recent years, various distance measuring devices have been used to detect the position of people or objects by using light (laser, LED) and calculate this information as distance. In this case, In many cases, a transparent / opaque mechanical part is attached.

그런데 시간이 지나거나 외부환경에 의해서 거리측정장치나 거리측정장치에 부착된 기구부가 오염되는 경우, 거리측정장치는 이 오염 물질에 의해서 측정 장치에서 입출사되는 빔의 형태가 변화되어 결과적으로 빛이 왜곡이 생기게 되고, 이로 인해 정확한 거리를 측정하기 어렵게 된다.However, if the distance measuring apparatus or the instrument attached to the distance measuring apparatus is contaminated by time or the external environment, the distance measuring apparatus changes the shape of the beam inputted / outputted from the measuring apparatus due to the contaminant, Distortion occurs, which makes it difficult to measure an accurate distance.

본 발명은 청소 로봇의 표면에 이물질이 존재하는지 여부를 쉽게 확인할 수 있는 거리 측정 장치 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a distance measuring device and method of operating the same that can easily confirm whether or not a foreign object is present on the surface of a cleaning robot.

본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇에 탑재된 거리 측정 장치는 거리 측정용 빔을 물체에 발광하는 송광부와 상기 물체에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛을 감지하는 수광부 및 상기 청소 로봇의 기준 지점과 물체 간의 기준 거리와 상기 청소 로봇을 일정 각도만큼 회전시켜 획득한 측정거리를 비교하여 상기 청소 로봇의 표면에 이물질이 존재하는지 여부를 확인하는 제어부를 포함한다A distance measuring apparatus mounted on a cleaning robot according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit that emits a distance measuring beam to an object, a light receiving unit that is reflected by the object and detects light gathered by the distance measuring apparatus, And a control unit comparing the reference distance between the reference point and the object with the measured distance obtained by rotating the cleaning robot by a predetermined angle to check whether or not the foreign object exists on the surface of the cleaning robot

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 탑재된 거리 측정 장치의 동작 방법은 거리 측정용 빔을 물체에 발광하는 단계와 상기 물체에서 반사되어 상기 거리 측정 장치로 모이는 빛을 감지하는 단계 및 상기 청소 로봇의 기준 지점과 물체 간의 기준 거리와 상기 청소 로봇을 일정 각도만큼 회전시켜 획득한 측정거리를 비교하여 상기 청소 로봇의 표면에 이물질이 존재하는지 여부를 확인하는 단계를 포함한다.A method of operating a distance measuring apparatus mounted on a cleaning robot according to another embodiment of the present invention includes the steps of emitting a distance measuring beam to an object, detecting light collected by the distance measuring apparatus reflected by the object, Comparing the reference distance between the reference point of the cleaning robot and the object and the measurement distance obtained by rotating the cleaning robot by a predetermined angle to check whether or not the foreign object exists on the surface of the cleaning robot.

본 발명의 실시 예에 따르면, 청소 로봇을 일정 각도만큼 회전 시킨 후, 청소 로봇과 물체와의 거리 측정만을 통해 청소 로봇의 표면에 이물질이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, after the cleaning robot is rotated by a certain angle, it is possible to confirm whether or not the foreign object exists on the surface of the cleaning robot through only the distance between the cleaning robot and the object.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 청소 로봇의 표면에 이물질이 존재하는지 여부를 사용자에게 알려주어 청소 로봇이 오작동하는 문제를 해결할 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present invention, it is possible to solve the problem that the cleaning robot malfunctions by informing the user whether foreign substances are present on the surface of the cleaning robot.

도 1은 삼각측량 방식을 이용한 스캐너의 기본적인 동작 방법을 보여준다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도 이다.
도 3은 제어신호를 이용하여 일정 주파수를 가진 거리 측정용 빔을 측정위치에 발광하고, 발광한 거리 측정용 빔이 측정 위치에 반사되어 스캐너로 돌아오는 것을 보여준다.
도 4는 회전기판이 일정 각도로 회전한 모습을 위에서 본 모습으로 보여준다.
도 5는 전원 및 통신 연결부를 자세히 보여준다.
도 6과 도 7은 스캐너가 앞으로 이동하면서 거리 측정 위치를 수직 방향으로 이동하며 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 측정하는 예를 보여주고 있다.
도 8에서는 스캐너의 위아래의 위치를 바꾸어 송광부와 수광부의 위치를 바꾸어 스캐너를 구성하는 예를 보여준다.
도 9는 진공 청소 로봇에 탑재되어 사용되는 스캐너를 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐너의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 기준 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 진공 청소 로봇을 시계 방향으로 회전시킨 후, 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 진공 청소 로봇을 반 시계 방향으로 회전시킨 후, 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 shows a basic operation method of a scanner using a triangulation method.
2 is a block diagram showing a basic operation method of a scanner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows that a distance measuring beam having a predetermined frequency is emitted to a measuring position using a control signal, and the emitted distance measuring beam is reflected to the measuring position and returned to the scanner.
4 is a top view of the rotating substrate rotated at a predetermined angle.
Figure 5 shows power and communication connections in detail.
FIGS. 6 and 7 show an example in which the distance measuring position is moved in the vertical direction while the scanner moves forward, and the distance between the scanner and the surrounding objects is measured.
8 shows an example in which the position of the scanner is changed by changing the positions of the light-emitting unit and the light-receiving unit by changing the position of the scanner.
Fig. 9 shows a scanner used in a vacuum cleaning robot.
10 is a flowchart illustrating an operation method of a scanner according to an exemplary embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a method of measuring a reference distance by a scanner according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a method of measuring the distance after the scanner rotates the vacuum cleaner in a clockwise direction according to an embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining a method of measuring a distance after the scanner rotates the vacuum cleaner in a counterclockwise direction according to an embodiment of the present invention.

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, 앞을 보지 못하는 사람을 위해 주변의 장애물을 알려주는 장치, 사용자의 동작을 인식하는 장치 및 3차원 영상을 만드는 장치 등이 있다.Hereinafter, the scanner related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It will be readily apparent to those skilled in the art that the configuration according to the embodiments described herein can be applied to various apparatuses. For example, there are a robot for recognizing surrounding objects and determining a movement line, a device for detecting minute movements or objects around the robot, a device for notifying the obstacle around the robot, a device for recognizing user's motion, And a device for producing a three-dimensional image.

다음은 도 1을 참고하여 삼각측량 방식을 이용한 거리 측정 방식의 기본적인 동작 방법을 설명한다.Next, a basic operation method of the distance measuring method using the triangulation method will be described with reference to FIG.

도 1은 삼각측량 방식을 이용한 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도(block diagram)이다.1 is a block diagram showing a basic operation method of a scanner using a triangulation method.

상기 스캐너(100)는 송광부(110)와 수광부(120)를 포함한다.The scanner 100 includes a light emitting unit 110 and a light receiving unit 120.

이하, 상기 구성요소에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in order.

송광부(110)는 거리 측정용 빔(1)을 발광하는 광원(112)을 포함한다. 또한 광원렌즈(114)를 포함할 수도 있다.The light emitting unit 110 includes a light source 112 for emitting the distance measuring beam 1. It may also include a light source lens 114.

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.The light receiving unit 120 includes a light receiving lens 124 that collects the light 3 reflected by the peripheral object 130 and returned to the light receiving sensor 122 by the distance measuring beam 1. The light receiving sensor 122 senses the position where the reflected light 3 collects in the light receiving sensor 122.

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.As shown in FIG. 1, the light emitting unit 110 emits the distance measuring beam 1 toward the surrounding object 130. When the distance measuring beam 1 arrives at the surrounding object 130, the distance measuring beam 1 has a shape of light 5 reflected by the surface T of the surrounding object. The light receiving sensor 122 of the light receiving unit 120 collects a part of the light 3 reflected by the light receiving lens 124 included in the dual scanner 100.

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. f 값, g 값, θ 값이 정해진 스캐너(100)에서는 빛의 위치 p 값을 수광센서(122)에서 감지하여 다음 수학식 1을 충족하도록 연산하면 스캐너(100)와 거리 측정 위치 사이의 거리인 d를 얻을 수 있다.The distance between the scanner 100 and the surrounding object 130 is d, the distance between the light source lens 114 and the light receiving lens 124 is g and the focal distance of the light receiving lens 124 is f. Further, the angle of the light source 112 inclined with respect to the horizontal line 7 is defined as?, And the position of the light collected in the light receiving sensor 122 is defined as p. The position p value of light is determined based on the center of the light receiving sensor 122 as "0 ". In the scanner 100 in which the f value, the g value, and the? value are determined, when the light receiving position sensor 122 detects the position p value of the light and calculates the following equation (1), the distance between the scanner 100 and the distance measuring position d can be obtained.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 스캐너의 기본적인 동작 방법을 나타내는 블록 구성도(block diagram) 이다.2 is a block diagram illustrating a basic operation method of a scanner according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에서 설명한 삼각측량 방식을 이용한 거리 측정 방식을 이용한 스캐너의 한 실시예이다.FIG. 2 is an embodiment of a scanner using the distance measuring method using the triangulation method described with reference to FIG.

스캐너(300)는 송광부(310), 수광부(320), 회전 구동부(330), 통신부(350), 제어부(360), 전원 공급부(370), 전원 및 통신 연결부(390) 등을 포함할 수 있다.The scanner 300 may include a light emitting unit 310, a light receiving unit 320, a rotation driving unit 330, a communication unit 350, a control unit 360, a power supply unit 370, a power and communication connection unit 390, have.

송광부(310)와 수광부(320)는 회전기판(303)에 고정될 수 있다. 회전기판(303)은 수직선 방향을 기준으로 회전한다. 도 2에서는 수광부(320)가 송광부(310) 위에 고정되어 있지만, 반대로 송광부(310)가 수광부(320) 위에 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) 등 직진성이 높은 광원을 사용될 수 있으며, 광원 렌즈(314)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)가 사용되어, 광원(312)에서 나오는 빛을 평행광 또는 수렴광으로 만들 수 있다.The light emitting unit 310 and the light receiving unit 320 may be fixed to the rotating substrate 303. The rotating substrate 303 rotates about the vertical line direction. 2, the light receiving unit 320 is fixed on the light emitting unit 310, but conversely, the light emitting unit 310 may be fixed on the light receiving unit 320. The light emitting unit 310 may include a light source 312 and a light source lens 314. The light source 312 may be a light source having a high linearity such as an LD (Laser Diode) or an LED (Light Emitting Diode). A collimator lens may be used as the light source lens 314, Can be made into parallel light or convergent light.

수광부(320)는 수광센서(322), 수광렌즈(324), 파장필터(326) 등을 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.The light receiving unit 320 may include a light receiving sensor 322, a light receiving lens 324, a wavelength filter 326, and the like. The light receiving lens 324 collects light to the light receiving sensor 322, and the light receiving sensor 322 senses the position of the light collected by the light receiving lens 324. The wavelength filter 326 prevents light other than the wavelength of the light source 312 from being detected by the light receiving sensor 322.

회전 구동부(330)는 회전기판(303)을 수직선 방향을 기준으로 회전하게 해준다. 회전기판(303)이 회전하면 회전기판(303)에 고정된 송광부(310)와 수광부(320)가 같이 회전한다. 송광부(310)와 수광부(320)의 회전에 따라서 측정 위치가 수평방향을 이동한다. 회전 구동부(330)는 회전기판(303)을 회전시키기 위해 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어서, 회전 구동부(330)는 회전 구동 모터(339), 제1 회전 풀리(331), 제2 회전 풀리(333), 회전벨트(337) 등을 이용하여 회전기판(303)을 회전시킬 수 있다.The rotation driving unit 330 allows the rotary substrate 303 to rotate about the vertical line direction. When the rotating substrate 303 rotates, the light emitting unit 310 and the light receiving unit 320 fixed to the rotating substrate 303 rotate together. The measuring position moves in the horizontal direction in accordance with the rotation of the light emitting unit 310 and the light receiving unit 320. The rotation driving unit 330 may be variously configured to rotate the rotating substrate 303. For example, the rotation driving unit 330 rotates the rotating substrate 303 by using the rotation driving motor 339, the first rotating pulley 331, the second rotating pulley 333, the rotating belt 337, .

제어부(360)의 회전 제어부(364)에서 회전 구동 모터(339)를 제어하여 회전 구동 모터(399)를 회전시키고, 회전 구동 모터(339)가 회전하면, 회전 구동 모터(339)에 고정되어 있는 제1 회전 풀리(331)이 회전한다. 제1 회전 풀리(331)가 회전을 하면 제1 회전 풀리(331)과 제2 회전 풀리(333)이 고정된 회전벨트(337)가 회전하게 된다. 회전벨트(337)가 회전을 하며, 제2 회전 풀리(331)가 회전한다. 제2 회전 풀리(331)는 회전기판(303)에 고정되어 있어서, 제2 회전 풀리(331)가 회전할 때 같이 회전기판(303)이 회전한다.The rotation control unit 364 of the control unit 360 controls the rotation drive motor 339 to rotate the rotation drive motor 399. When the rotation drive motor 339 rotates, The first rotary pulley 331 rotates. When the first rotary pulley 331 rotates, the rotary belt 337 to which the first rotary pulley 331 and the second rotary pulley 333 are fixed rotates. The rotating belt 337 rotates, and the second rotating pulley 331 rotates. The second rotary pulley 331 is fixed to the rotary substrate 303 so that the rotary substrate 303 rotates as the second rotary pulley 331 rotates.

통신부(350), 제어부(360) 및 전원 공급부(370)는 메인기판(301)에 위치할 수 있다. 제어부(360)는 거리 계산부(362), 회전 제어부(364), 공간 정보 연산부(366), 송광 제어부(368) 등을 포함할 수 있다. 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에서 전송되는 빛의 위치 p 값을 포함한 측정신호를 기초로 스캐너(300)와 측정 위치 사이의 거리를 계산한다. 회전 제어부(364)는 회전 구동부(330)를 제어한다. 공간 정보 연산부(366)는 거리 계산부(362)에서 계산된 거리와 회전 구동부(330)에서 보내온 회전 각도를 기초로 공간 정보 데이터를 만든다. 예를 들어, 회전 구동부(330)는 인코더를 포함할 수 있으며, 인코더에서 각 거리 측정 위치에 해당하는 회전기판(303)의 각도를 인코더 신호로 공간 정보 연산부(366)에 전송할 수 있다. 송광 제어부(368)는 송광부(310)를 제어한다. 특히 송광 제어부(368)은 송광부(310)에 포함된 광원(312)을 제어한다. 또한 제어부(360)는 스캐너(300)의 전반적인 작동을 제어한다. 제어부(360)는 통신부(350)를 통해 공간 정보 연산부(366)에서 작성한 공간 데이터를 외부의 장치에 유무선으로 전송할 수 있다.The communication unit 350, the control unit 360, and the power supply unit 370 may be located on the main board 301. The control unit 360 may include a distance calculation unit 362, a rotation control unit 364, a spatial information calculation unit 366, a light emission control unit 368, and the like. The distance calculation unit 362 calculates the distance between the scanner 300 and the measurement position based on the measurement signal including the position p value of the light transmitted from the light receiving sensor 322. The rotation control unit 364 controls the rotation driving unit 330. The spatial information calculation unit 366 generates spatial information data based on the distance calculated by the distance calculation unit 362 and the rotation angle sent from the rotation driving unit 330. For example, the rotation driving unit 330 may include an encoder, and the angle of the rotary substrate 303 corresponding to each distance measurement position in the encoder may be transmitted to the spatial information operation unit 366 as an encoder signal. The light-emission control unit 368 controls the light-emission unit 310. In particular, the light emission control unit 368 controls the light source 312 included in the light emission unit 310. The controller 360 also controls the overall operation of the scanner 300. The control unit 360 can transmit the spatial data generated by the spatial information operation unit 366 to an external device via the communication unit 350 by wire or wireless.

전원 공급부(370)는 제어부(360)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성 요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 370 receives external power and internal power under the control of the controller 360 and supplies power necessary for operation of the respective components.

전원 및 통신 연결부(390)는 메인기판(301)과 회전기판(303)을 연결하여 회전기판(303)에 전원을 공급하고, 메인기판(301)과 회전기판(303) 사이에서 오고 가는 제어 및 측정 신호를 전달하게 해준다. 도 2에서는 복수의 브러쉬(brush, 391, 393, 395, 397)와 회전링(392, 394, 396, 398)을 이용하여 회전기판(303)에 전원을 공급하고, 메인기판(301)과 회전기판(303)이 제어 및 측정 신호를 서로 주고 받게 하는 한 예를 보여준다. 브러쉬와 회전링은 짝을 이룬다. 자세한 설명은 도 5에서 하기로 한다.The power supply and communication connection unit 390 supplies power to the rotating substrate 303 by connecting the main substrate 301 and the rotating substrate 303 to each other and supplies control power to the main substrate 301 and the rotating substrate 303, Allowing measurement signals to be transmitted. 2, power is supplied to the rotating substrate 303 by using a plurality of brushes 391, 393, 395, and 397 and rotating rings 392, 394, 396, and 398, An example is shown in which the substrate 303 allows control and measurement signals to be exchanged with each other. The brush and rotating ring are paired. A detailed explanation will be given in Fig.

도 2 에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 스캐너도 구현될 수도 있다.The components shown in Fig. 2 are not essential, so a scanner having more or fewer components may also be implemented.

도 2에서는 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 거리 측정용 빔(10)을 이용하여 측정하는 것을 보여준다.2 shows that the distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 is measured using the distance measuring beam 10.

제어부(360)의 송광 제어부(368)는 제어신호를 송광부(310)로 전송하여 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 측정신호로 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 방식의 측정신호로 거리 계산부(362)에 전송할 수 있다.The light emission control unit 368 of the control unit 360 transmits a control signal to the light emitting unit 310 to cause the light source 312 to emit the distance measuring beam 10 to the surrounding object 380. [ The distance measuring beam 10 arrives at the surrounding object 380. When the distance measurement beam 10 arrives at the surrounding object 380, it has a shape 50 of light that is reflected by the surface A of the main surface and is reflected in several directions. A part of the light 30 reflected by the light receiving part 324 is collected by the light receiving sensor 322 of the light receiving part 320 by the light receiving lens 324 included in the dual scanner 300. The light receiving sensor 322 transmits the position p value of the light formed on the light receiving sensor 322 to the distance calculating section 362 as a measurement signal. At this time, the wavelength filter 326 can be positioned between the light receiving lens 324 and the light receiving sensor 322 for accurate p value detection. The wavelength filter 326 passes only light of the same wavelength as the light source 312 to prevent other external light from being detected by the light receiving sensor 322. The light receiving sensor 322 can transmit the p value to the distance calculating section 362 as a digital or analog measurement signal.

제어부(360)의 거리 계산부(362)는 수광센서(322)에서 받은 빛의 위치 p 값이 포함된 측정신호를 기초로 주변 사물의 표면(A)와 스캐너(300) 사이의 거리를 도 1에서 설명한 수학식 1을 이용해서 얻을 수 있다.The distance calculation unit 362 of the control unit 360 calculates the distance between the surface A of the surrounding object and the scanner 300 based on the measurement signal including the position p value of the light received from the light receiving sensor 322, Can be obtained by using Equation (1) described in < / RTI >

위에서 설명했듯이 본 발명은 상기한 TOF 방식 및 위상차를 이용한 방식 등을 이용하여 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 계산할 수 있다.As described above, the present invention can calculate the distance between the scanner and the surrounding objects using the TOF method and the method using the phase difference.

도 2를 다시 예로 들어 상기한 TOF 방식으로 스캐너(300)가 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 거리 측정용 빔(10)을 이용하여 측정하는 것을 다음과 같이 설명할 수 있다.2, the distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 can be measured using the distance measuring beam 10 in the TOF method described above as follows .

제어부(360)의 송광 제어부(368)는 제어신호를 송광부(310)로 전송하여 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 측정 위치에 발광하게 한다. 여기서 측정 위치는 주변 사물의 표면(A)이다. 거리 측정용 빔(10)은 측정 위치에 도착한다. 거리 측정용 빔(10)이 측정 위치에 도착하면, 측정위치에 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.The light emission control unit 368 of the control unit 360 transmits a control signal to the light emitting unit 310 to cause the light source 312 to emit the distance measuring beam 10 at the measurement position. Here, the measurement position is the surface (A) of the surrounding object. The distance measuring beam 10 arrives at the measurement position. When the distance measurement beam 10 arrives at the measurement position, it has a shape 50 of light reflected at the measurement position and reflected in several directions. A part of the light 30 reflected by the light receiving part 324 is collected by the light receiving sensor 322 of the light receiving part 320 by the light receiving lens 324 included in the dual scanner 300.

이때 정확한 빛(30)을 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.At this time, the wavelength filter 326 can be positioned between the light receiving lens 324 and the light receiving sensor 322 for detecting the correct light 30. The wavelength filter 326 passes only light of the same wavelength as the light source 312 to prevent other external light from being detected by the light receiving sensor 322.

거리 계산부(362)는 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 발광한 시간과 그 발광된 빛이 측정 위치에서 반사되어 스캐너(300)의 수광센서(322)에 감지되는 시간의 차이를 이용하여 스캐너(300)와 주변 사물 사이(380)의 거리를 계산할 수 있다.The distance calculation unit 362 calculates the distance between the time when the distance measuring beam 10 is emitted from the light source 312 and the time when the emitted light is reflected at the measurement position and is sensed by the light receiving sensor 322 of the scanner 300 The distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 can be calculated.

도 2를 다시 예로 들어 상기한 위상차를 이용한 방식으로 스캐너(300)가 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 거리 측정용 빔(10)을 이용하여 측정하는 것을 다음과 같이 설명할 수 있다.Referring again to FIG. 2, it is assumed that the scanner 300 measures the distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 using the distance measuring beam 10 in the method using the above-described phase difference as follows .

제어부(360)의 송광 제어부(368)는 일정한 주파수를 가진 제어신호를 송광부(310)로 전송하여 광원(312)에서 거리 측정용 빔(10)을 측정 위치에 발광하게 한다. 여기서 측정 위치는 주변 사물의 표면(A)이다. 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.The emission control unit 368 of the control unit 360 transmits a control signal having a predetermined frequency to the light emitting unit 310 so that the light source 312 causes the distance measuring beam 10 to emit light at the measurement position. Here, the measurement position is the surface (A) of the surrounding object. The distance measuring beam 10 arrives at the surrounding object 380. When the distance measurement beam 10 arrives at the surrounding object 380, it has a shape 50 of light that is reflected by the surface A of the main surface and is reflected in several directions. A part of the light 30 reflected by the light receiving part 324 is collected by the light receiving sensor 322 of the light receiving part 320 by the light receiving lens 324 included in the dual scanner 300.

수광센서(322)는 감지한 빛(30)을 이용하여 측정 신호를 생성하고, 거리 계산부(362)는 측정 위치에 거리 측정용 빔(10)을 발광할 때 이용한 일정한 주파수를 가진 제어신호와 측정위치에서 반사되어 스캐너(300)로 돌아온 빛(30)을 이용하여 생성한 측정 신호를 비교하여 위상차를 구하고, 구한 위상차를 기초로 거리를 계산할 수 있다.The light receiving sensor 322 generates a measurement signal using the sensed light 30 and the distance calculation unit 362 calculates a distance between the control signal having a constant frequency used for emitting the distance measuring beam 10 It is possible to calculate the phase difference by comparing the measurement signal generated using the light 30 reflected by the measurement position and using the light 30 returned to the scanner 300, and calculate the distance based on the obtained phase difference.

도 3에서는 일정 주파수(f)를 가진 제어신호에 따라 거리 측정용 빔(10)이 스캐너(300)에서 측정 위치에 발광되는 것을 보여준다. 여기서 측정 위치는 주변 사물의 표면(A)이다. 또한 일정 주파수를 가진 신호에 따라 발광된 거리 측정용 빔(10)이 측정 위치에 반사되어 스캐너(300)로 돌아오는 빛(30)을 보여준다. 이때, 스캐너(300)와 측정 위치 사이의 거리를 d, 거리 측정용 빔(10)과 반사되어 돌아오는 빛(30)의 측정 위상차는 k, 거리 측정용 빔(10) 및 반사되어 돌아오는 빛(30)의 파장을 l(=빛의 속도 c/ 제어신호의 주파수 f)이다.3, the distance measuring beam 10 is emitted to the measurement position in the scanner 300 according to a control signal having a predetermined frequency f. Here, the measurement position is the surface (A) of the surrounding object. Also, the distance measuring beam 10 emitted according to a signal having a predetermined frequency is reflected at the measurement position and shows the light 30 returning to the scanner 300. Here, the distance between the scanner 300 and the measurement position is d, the measured phase difference between the distance measurement beam 10 and the reflected light 30 is k, the distance measuring beam 10, (= The speed of light c / the frequency f of the control signal).

위에서 설명했듯이, 거리 계산부(362)는 측정 위치에 거리 측정용 빔(10)을 발광할 때 이용한 일정한 주파수를 가진 제어신호와 측정위치에서 반사되어 스캐너(300)로 돌아온 빛(30)을 이용하여 생성한 측정 신호를 비교하여 위상차를 구하고, 구한 위상차를 기초로 거리를 계산할 수 있다.As described above, the distance calculation unit 362 calculates a distance between the measurement position and the measurement position using a control signal having a constant frequency used when the distance measuring beam 10 is emitted, and the light 30 reflected back from the measurement position and returned to the scanner 300 The measured signals are compared with each other to obtain a phase difference, and the distance can be calculated based on the obtained phase difference.

위에서 설명했듯이, 다양한 방법으로 거리를 계산할 수 있다. 공간 정보 연산부(366)는 거리 계산부(362)에서 각 측정 위치에 해당하는 계산된 거리와 회전 구동부(330)에서 보내온 회전 각도를 기초로 공간 정보 데이터를 만든다. 스캐너(300)의 회전기판(303)은 수직선 방향을 기준으로 회전하기 때문에 거리 측정 위치를 이동하며 거리를 구할 수 있다. 자세한 설명은 도 4에서 하기로 한다.As described above, you can calculate distances in a variety of ways. The spatial information calculation unit 366 generates spatial information data based on the calculated distance corresponding to each measurement position and the rotation angle sent from the rotation driving unit 330 in the distance calculation unit 362. [ Since the rotary substrate 303 of the scanner 300 rotates about the vertical line direction, the distance measurement position can be moved and the distance can be obtained. A detailed description will be given in Fig.

도 4는 회전기판(303)이 일정 각도로 수직선 방향을 기준으로 회전한 모습을 위에서 본 모습으로 보여준다. 제어부(360)의 회전 제어부(364)는 회전 구동부(330)를 구동시켜 회전기판(303)을 수직선 방향을 기준으로 회전 시킬 수 있다.4 shows a state in which the rotary substrate 303 is rotated at a predetermined angle with respect to the vertical direction. The rotation control unit 364 of the control unit 360 drives the rotation driving unit 330 to rotate the rotary substrate 303 with respect to the vertical direction.

도 4에서는 회전기판(303)의 회전에 따라, 제1 수평선(60) 상에 있는 거리 측정 위치가 수평 방향으로 이동하며 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정하는 한 예를 보여준다.4 shows an example in which the distance measurement position on the first horizontal line 60 moves in the horizontal direction and the distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 is measured according to the rotation of the rotary substrate 303 Show.

도 4에서 스캐너(300)는 스캐너(300)와 측정 지점(A) 사이를 거리 측정하고, 회전기판(300)의 회전에 따라, 스캐너(300)와 측정 지점(B) 사이의 거리를 측정하는 한 예를 보여준다.4, the scanner 300 measures the distance between the scanner 300 and the measuring point A and measures the distance between the scanner 300 and the measuring point B in accordance with the rotation of the rotating substrate 300 Show an example.

회전기판(303)이 시계반대 방향으로 회전을 하면 측정 방향이 왼쪽으로 이동하며, 반대로 회전기판(303)가 시계방향으로 회전을 하면 측정 방향이 오른쪽으로 이동한다. 스캐너(300)는 회전기판(303)이 일정 각도로 회전할 때마다 도 2에서 설명한 내용과 같이 스캐너(300)와 주변 사물(380) 사이의 거리를 측정할 수 있다.When the rotary substrate 303 rotates counterclockwise, the measurement direction moves to the left, and conversely, when the rotary substrate 303 rotates clockwise, the measurement direction moves to the right. The scanner 300 can measure the distance between the scanner 300 and the surrounding object 380 as shown in FIG. 2 every time the rotating substrate 303 rotates at a certain angle.

도 5는 전원 및 통신 연결부(390)를 자세히 보여준다. 도 5에서는 복수의 브러쉬(brush, 391, 393, 395, 397)와 회전링(392, 394, 396, 398)을 이용하여 회전기판(303)에 전원을 공급하고, 메인기판(301)과 회전기판(303) 사이에서 제어 및 측정신호를 흐르게 하는 예를 보여준다.5 shows the power supply and communication connection unit 390 in detail. 5, power is supplied to the rotating substrate 303 by using a plurality of brushes 391, 393, 395, and 397 and rotating rings 392, 394, 396, and 398, And the control and measurement signals are flowed between the substrates 303. Fig.

제1 브러쉬(391), 제2 브러쉬(393), 제3 브러쉬(395) 및 제4 브러쉬(397)는 메인기판(301)에 직접 또는 간접적으로 연결되어 있다. 제1 회전링(392), 제2 회전링(392), 제3 회전링(395) 및 제4 회전링(397)은 회전기판(303)에 고정되어 있으며, 상기한 브러쉬(391, 393, 395, 397)의 위치에 따라 회전기판(303)에 고정된 위치를 달리할 수 있다.The first brush 391, the second brush 393, the third brush 395 and the fourth brush 397 are directly or indirectly connected to the main board 301. The first rotating ring 392, the second rotating ring 392, the third rotating ring 395 and the fourth rotating ring 397 are fixed to the rotating substrate 303. The brushes 391, 393, 395, and 397, the positions fixed to the rotary substrate 303 may be different.

도 5에서는 제1 브러쉬(391)와 제2 브러쉬(393)가 제1 회전링(392)과 2 회전링(394)에 각각 접촉하여 메인기판(301)과 회전기판(303) 간 제어 및 측정신호를 흐르게 해주는 한 예를 보여준다. 이 경우, 제1 브러쉬(391)와 제1 회전링(392)는 메인기판(301)에서 회전기판(303)으로 보내는 제어신호를 전달하는데 쓰일 수 있다. 예를 들어, 메인기판(301)에 위치한 송광 제어부(368)가 회전기판(303)에 위치한 광원(312)에 제1 브러쉬(391)와 제1 회전링(392)을 통해 제어신호를 전송할 수 있다.5, the first brush 391 and the second brush 393 come into contact with the first rotating ring 392 and the second rotating ring 394, respectively, and the control and measurement between the main substrate 301 and the rotating substrate 303 It shows an example that makes a signal flow. In this case, the first brush 391 and the first rotating ring 392 can be used to transmit control signals from the main substrate 301 to the rotary substrate 303. For example, the light emission control unit 368 located on the main substrate 301 may transmit a control signal to the light source 312 located on the rotary substrate 303 through the first brush 391 and the first rotary ring 392 have.

또한 제2 브러쉬(393)와 제2 회전링(394)는 회전기판(303)에서 메인기판(301)으로 보내는 측정신호를 전달하는데 쓰일 수 있다. 예를 들어, 회전기판(303)에 위치한 수광센서(322)에서 감지한 빛을 기초로 생성한 측정신호를 메인기판(301)에 위치한 거리 계산부(364)에 제2 회전링(394)과 제2 브러쉬(393)를 통해서 전송할 수 있다.The second brush 393 and the second rotating ring 394 can be used to transmit a measurement signal from the rotating substrate 303 to the main substrate 301. For example, a measurement signal generated on the basis of the light sensed by the light receiving sensor 322 located on the rotating substrate 303 is transmitted to the distance calculating unit 364 located on the main substrate 301 by the second rotating ring 394 Can be transmitted through the second brush 393.

도 5에서는 제3 브러쉬(395)와 제4 브러쉬(397)가 제3 회전링(396)과 제4 회전링(398)에 각각 접촉하여 회전기판(303)에 전원을 공급하는 한 예를 보여준다. 이 경우, 제3 브러쉬(395)와 제3 회전링(396)은 메인기판(301)에서 회전기판(303)에 전원을 공급하는데 쓰일 수 있다. 또한 제4 브러쉬(397)와 제4 회전링(398)을 이용하여 회전기판(303)에 접지(ground)를 제공하는데 쓰일 수 있다. 5 shows an example in which the third brush 395 and the fourth brush 397 come into contact with the third rotating ring 396 and the fourth rotating ring 398 to supply power to the rotating substrate 303 . In this case, the third brush 395 and the third rotating ring 396 can be used to supply power to the rotating substrate 303 from the main substrate 301. And may be used to provide a ground to the rotating substrate 303 by using the fourth brush 397 and the fourth rotating ring 398. [

각 회전링은 간격을 두고 서로 떨어져 있는 것이 좋다. 또한 회전링과 회전링 사이의 간격은 전기를 통하지 않는 물질로 채워지는 게 좋다.Preferably, each rotating ring is spaced apart from one another. The gap between the rotating ring and the rotating ring is preferably filled with a non-conducting material.

또한 브러쉬가 짝이되는 회전링에만 접촉되도록 회전링이 가이드 홈 안에 위치할 수 있다..The rotating ring can also be located in the guide groove so that the brush contacts only the rotating ring in which it is mated.

상기한 브러쉬와 회전링은 전도성이 높은 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 특히 브러쉬는 전도성 및 탄성이 높은 물질로 구성되는 것이 좋다. 또한 먼지와 이물질이 브러쉬와 회전링 사이에 끼는 것을 방지하기 위해 브러쉬와 회전링이 접촉하는 부분이 외부에 노출되지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that the brush and the rotary ring are made of a highly conductive material, and in particular, the brush is preferably made of a material having high conductivity and elasticity. In order to prevent dust and foreign matter from being caught between the brush and the rotary ring, it is preferable that the portion where the brush and the rotary ring contact is not exposed to the outside.

위에서 설명한 전원 및 통신 연결부(390)는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 브러쉬와 회전링의 숫자를 필요에 따라 조정할 수 있으며, 브러쉬와 회전링의 위치도 송광부(310)와 수광부(320)의 사이, 회전기판(303)의 상단 또는 하단을 기준으로 위치할 수 있다.The power and communication connections 390 described above may be configured in a variety of ways. For example, the number of the brush and the rotary ring can be adjusted as required. The position of the brush and the rotary ring can be adjusted between the light-transmitting portion 310 and the light-receiving portion 320, Can be located.

도 6과 도 7은 스캐너가 앞으로 이동하면서 거리 측정 위치를 수직 방향으로 이동하며 스캐너와 주변 사물 사이의 거리를 측정하는 예를 보여주고 있다.FIGS. 6 and 7 show an example in which the distance measuring position is moved in the vertical direction while the scanner moves forward, and the distance between the scanner and the surrounding objects is measured.

도 6에서는 스캐너(300)가 주변 사물(410)과 스캐너(300) 사이의 거리를 측정하는 예를 보여준다. 이때 측정 위치는 주면 사물(410)의 표면(E)이다.6 shows an example in which the scanner 300 measures the distance between the surrounding object 410 and the scanner 300. At this time, the measurement position is the surface (E) of the main surface object (410).

도 7에서는 스캐너(300)가 전방으로 이동하면서 주변 사물(410)과 스캐너(300) 사이의 거리를 측정하는 예를 보여준다. 이때 측정 위치는 주면 사물(410)의 표면(F)이다.7 shows an example in which the distance between the surrounding object 410 and the scanner 300 is measured while the scanner 300 moves forward. At this time, the measurement position is the surface F of the main surface object 410.

도 6과 도 7에서는 스캐너(300)이 전방 이동을 하면 거리 측정 위치가 위에서 아래로 이동하는 것을 보여준다. 여기에서는 거리 측정 지점(E)에서 거리 측정 지점(F)로 이동하였다. 반대로 스캐너(300)가 후방 이동을 하면 거리 측정 위치가 아래에서 위로 이동한다.6 and 7, when the scanner 300 moves forward, the distance measurement position moves from top to bottom. Here, we moved from the distance measuring point (E) to the distance measuring point (F). Conversely, when the scanner 300 moves backward, the distance measurement position moves from the bottom to the top.

거리 측정용 빔(10)은 일정한 각도(θ)를 가지고 주변 사물에 발광되도록 광원(312)를 구성되기 때문에 스캐너(300)가 전방 또는 후방으로 이동하며 거리 측정 위치를 아래 또는 위로 이동하며 주변 사물과의 거리를 측정할 수 있다.Since the distance measuring beam 10 is configured to have the light source 312 to emit light to surrounding objects with a certain angle ?, the scanner 300 moves forward or backward, moves the distance measuring position downward or upward, Can be measured.

또한 거리 측정용 빔(10)이 일정한 각도(θ)를 유지 하게 되므로 스캐너(300)는 스캐너(300)와 다양한 높이를 가진 주변 사물과의 거리를 전후방으로 이동하면서 측정할 수 있다.Also, since the distance measuring beam 10 maintains the constant angle?, The scanner 300 can measure the distance between the scanner 300 and surrounding objects having various heights while moving back and forth.

거리 측정용 빔(10)과 수평선(11) 사이의 각도(θ)는 예각을 이루는 것이 바람직하다. 각도(θ)는 광원(312)와 수광센서(322) 사이의 거리에 따라 달라질 수 있다.It is preferable that the angle [theta] between the distance measurement beam 10 and the horizontal line 11 be an acute angle. The angle? May vary depending on the distance between the light source 312 and the light receiving sensor 322.

도 8에서는 송광부(310)와 수광부(320)의 위치를 바꾸어서 스캐너(300)를 구성하는 예를 보여준다. 도 7에서 보여주듯이 송광부(310)이 수광부(320) 위쪽에 위치할 수 도 있다. 이 경우, 스캐너(300)가 전방으로 이동하면, 거리 측정 위치가 위쪽으로 이동하며, 스캐너(300)이 후방으로 이동하면, 거리 측정 위치가 아래쪽으로 이동한다.8 shows an example of configuring the scanner 300 by changing the positions of the light emitting unit 310 and the light receiving unit 320. [ The light emitting unit 310 may be located above the light receiving unit 320 as shown in FIG. In this case, when the scanner 300 moves forward, the distance measuring position moves upward, and when the scanner 300 moves backward, the distance measuring position moves downward.

도 9는 진공 청소 로봇(700)에 탑재되어 사용되는 스캐너(300)를 도시하였다. 본 발명이 주변 사물과 청소 로봇 사이의 거리를 측정하여 공간 데이터를 청소 로봇에 전송하면, 청소 로봇은 본 발명에서 전송 받은 정보를 바탕으로 동선을 정한다.FIG. 9 shows a scanner 300 mounted on a vacuum clean robot 700. FIG. When the present invention measures the distance between the surrounding objects and the cleaning robot and transmits the spatial data to the cleaning robot, the cleaning robot determines the movement line based on the information received in the present invention.

다음으로 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스캐너 및 그의 동작 방법에 대해 설명한다.Next, a scanner and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 13. FIG.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐너의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating an operation method of a scanner according to an exemplary embodiment of the present invention.

특히, 도 10에서 설명하는 스캐너(300)의 동작 방법은 도 9에서 설명한 진공 청소 로봇(700)에 탑재되어 사용되는 경우를 가정하여 설명하고, 도 1 내지 도 9의 내용에 결부시켜 스캐너(300)의 동작 방법을 설명한다.In particular, the operation method of the scanner 300 described with reference to FIG. 10 will be described on the assumption that the operation method of the scanner 300 is mounted on the vacuum cleaning robot 700 described with reference to FIG. 9, Will be described.

먼저, 스캐너(300)의 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 기준 지점과 물체 간의 기준 거리(d1)를 측정한다(S101). 일 실시 예에서 기준 지점은 고정된 위치에 있는 물체의 정면에서 진공 청소 로봇(700)의 정면 간의 거리 또는 물체와 스캐너(300) 간의 거리인 기준 거리를 측정하기 위해 정해진 지점일 수 있다. 즉, 스캐너(300)는 진공 청소 로봇(700)의 측면보다는 정면에서 물체와 비교적 정확한 거리를 측정할 수 있다. 왜냐하면, 진공 청소 로봇(700)의 측면에서는 진공 청소 로봇(700)의 표면에 투명 또는 반투명의 재질로 구성된 경우, 이물질에 의해 물체에 반사되어 입사되는 광량도 감소하게 되고, 이물질에 의해 직접 반사되는 광이 스캐너(300)의 거리 센서에 입사되어 거리 측정에 어려움이 있기 때문이다. First, the controller 360 of the scanner 300 measures the reference distance d1 between the reference point of the vacuum cleaner robot 700 and the object (S101). In one embodiment, the reference point may be a predetermined point for measuring the distance between the front surface of the vacuum clean robot 700 at the front of the object at the fixed position or the distance between the object and the scanner 300. [ That is, the scanner 300 can measure a relatively accurate distance to the object from the front surface rather than the side surface of the vacuum cleaning robot 700. This is because when the surface of the vacuum clean robot 700 is made of transparent or semitransparent material on the side of the vacuum clean robot 700, the amount of light reflected and incident on the object is also reduced by the foreign object, This is because the light is incident on the distance sensor of the scanner 300, which makes it difficult to measure the distance.

스캐너(300)는 송광부(310)를 통해 빛을 발광할 수 있고, 수광부(320)는 발광된 빛이 물체를 맞고, 반사된 빛을 감지할 수 있다. 제어부(360)는 도 2에서 설명한 거리 계산부(362)를 통해 수광부(320)에 모아진 빛을 통해 진공 청소 로봇(700)의 기준 지점과 물체 간의 기준 거리를 측정할 수 있다. 단계 S101에 대한 설명을 도 11을 참조하여 설명한다.The scanner 300 can emit light through the light-emitting unit 310, and the light-receiving unit 320 can emit the light and sense the reflected light. The control unit 360 can measure the reference distance between the reference point of the vacuum cleaner robot 700 and the object through the light collected in the light receiving unit 320 through the distance calculation unit 362 described in FIG. The description of step S101 will be made with reference to Fig.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 기준 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a method of measuring a reference distance by a scanner according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 스캐너(300)는 고정된 위치의 물체(800)에 빛을 조사하여 물체(800)에 반사된 빛을 통해 기준 지점과 물체 간의 거리인 기준 거리를 측정할 수 있다. 기준 거리는 추후 진공 청소 로봇(700)의 일 지점에 이물질이 검출되었는지 여부를 확인하기 위해 사용될 수 있다.Referring to FIG. 11, the scanner 300 can measure a reference distance, which is a distance between a reference point and an object, through light reflected on the object 800 by irradiating light to the object 800 at a fixed position. The reference distance can be used to check whether or not a foreign object is detected at one point of the vacuum cleaning robot 700 at a later time.

또한, 기준 지점이 스캐너(300)의 일지점이라 한다면, 기준 거리 또한, 스캐너(300)의 일 지점과 물체(800) 간의 거리를 의미할 수 있다.Also, if the reference point is one point of the scanner 300, the reference distance may also mean the distance between one point of the scanner 300 and the object 800. [

다시 도 10을 설명한다.Fig. 10 will be described again.

스캐너(300)의 제어부(360)는 제1 지점으로 진공 청소 로봇(700)을 회전시킨다(S103). 일 실시 예에서 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에 이물질이 존재하는지를 확인하기 위해 기준 지점으로부터 시계 방향으로 45도만큼 회전된 지점인 제1 지점으로 진공 청소 로봇(700)을 회전시킬 수 있다. 제어부(360)가 진공 청소 로봇(700)을 회전시키는 원리는 도 2에서 설명한 것과 같으므로, 자세한 설명은 생략한다. 또한, 여기서 45도는 예시에 불과한 수치이다. The control unit 360 of the scanner 300 rotates the vacuum clean robot 700 at the first point (S103). The controller 360 controls the vacuum clean robot 700 to move the vacuum clean robot 700 to a first position which is rotated by 45 degrees clockwise from the reference position to check whether foreign objects are present at the first position of the vacuum clean robot 700. [ . The principle by which the controller 360 rotates the vacuum cleaning robot 700 is the same as that described with reference to FIG. 2, and thus a detailed description thereof will be omitted. Here, 45 degrees is only an example.

스캐너(300)의 제어부(360)는 제1 지점과 물체 간의 거리인 제1 거리(d2)를 측정한다(S105). 이 경우, 제어부(360)는 스캐너(300)를 고정 상태에 있도록 제어할 수 있고, 진공 청소 로봇(700)만을 제1 지점으로 회전시켜 제1 거리를 측정할 수 있다. The controller 360 of the scanner 300 measures a first distance d2 that is a distance between the first point and the object (S105). In this case, the controller 360 can control the scanner 300 to be in a fixed state, and only the vacuum cleaning robot 700 can be rotated to the first point to measure the first distance.

제어부(360)는 단계 S101에서 설명한 것과 마찬가지로, 진공 청소 로봇(700)과 물체(800) 간의 거리를 측정할 수 있다. The control unit 360 can measure the distance between the vacuum clean robot 700 and the object 800 in the same manner as described in step S101.

단계 S103 및 S105를 도 12를 참조하여 설명한다.Steps S103 and S105 will be described with reference to Fig.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 진공 청소 로봇을 시계 방향으로 회전시킨 후, 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a method of measuring the distance after the scanner rotates the vacuum cleaner in a clockwise direction according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 진공 청소 로봇(700)의 기준 지점(A)의 반 시계 방향으로 45도만큼 떨어진 위치에는 제1 지점(B)이 있고, 기준 지점(A)의 시계 방향으로 45도만큼 떨어진 위치에는 제2 지점(C)가 있다.12, there is a first point B at a position distant by 45 degrees in the counterclockwise direction of the reference point A of the vacuum clean robot 700 and a second point B at a distance of 45 degrees in the clockwise direction of the reference point A And a second point C is located at a remote position.

스캐너(300)는 자신의 고정된 상태로 위치시키고, 진공 청소 로봇(700)을 시계 방향으로 45도만큼 회전시킬 수 있다. 그러면, 제1 지점(B)은 물체(800)의 정면을 향하게 되고, 기준 지점(A)은 시계 방향으로 45도만큼 회전 이동된 위치에 있게 된다.The scanner 300 may be placed in its fixed state and the vacuum cleaning robot 700 may be rotated by 45 degrees in the clockwise direction. Then, the first point B is directed to the front side of the object 800, and the reference point A is rotated and moved by 45 degrees in the clockwise direction.

이 상태에서 스캐너(300)는 제1 지점(B)과 물체(800)와의 제1 거리를 측정할 수 있다.In this state, the scanner 300 can measure the first distance between the first point B and the object 800.

다시 도 10을 설명한다.Fig. 10 will be described again.

스캐너(300)의 제어부(360)는 측정된 기준 거리와 제1 거리 간의 차이를 비교하여(S107), 비교된 거리 차이가 기 설정된 거리를 초과하는지 확인한다(S109).The control unit 360 of the scanner 300 compares the measured distance with the first distance (S107), and checks whether the compared distance exceeds the predetermined distance (S109).

일 실시 예에서 기 설정된 거리는 진공 청소 로봇(700)의 해당 지점에 이물질이 검출된 것으로 확인하는 기준이 되는 최소 차이의 거리를 의미할 수 있다. 제어부(360)는 기준 거리와 제1 거리 간의 차이를 이용하여 기준 거리와 제1 거리 간의 차이가 기 설정된 거리보다 큰 경우, 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에 이물질이 있는 것으로 확인할 수 있다. 즉, 제어부(360)는 기준 거리와 제1 거리 간의 차이가 기 설정된 거리보다 큰 경우, 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에 부착된 이물질로 인해 송광되는 빛 또는 수광되는 빛이 적거나 왜곡이 발생한 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment, the predetermined distance may mean a distance of a minimum difference that is a reference for confirming that a foreign object is detected at a corresponding point of the vacuum clean robot 700. If the difference between the reference distance and the first distance is larger than the predetermined distance by using the difference between the reference distance and the first distance, the control unit 360 can confirm that the foreign substance exists at the first point of the vacuum cleaning robot 700 . That is, when the difference between the reference distance and the first distance is greater than a preset distance, the control unit 360 controls the vacuum cleaner 700 such that light emitted or light received by the foreign substance adhered to the first point of the vacuum clean robot 700 is reduced or distorted Can be determined to have occurred.

기준 거리와 제1 거리 사이의 차이가 기 설정된 거리를 초과하는 것으로 확인 된 경우, 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에 이물질이 존재하는 것으로 확인할 수 있다(S111).If it is determined that the difference between the reference distance and the first distance exceeds the preset distance, the control unit 360 can confirm that the foreign substance exists at the first point of the vacuum cleaning robot 700 (S111).

제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에 이물질이 존재하는 것을 확인하여 이물질 검출 알림을 출력한다(S113). 일 실시 예에서 제어부(360)는 사용자에게 진공 청소 로봇(700)의 표면에 이물질이 검출되었음을 음성으로 출력할 수 있다. 이를 위해 스캐너(300)는 별도로 음성 출력부(미도시)를 구비할 수 있다. The control unit 360 confirms that the foreign substance exists at the first point of the vacuum cleaning robot 700 and outputs a foreign substance detection notification (S113). In one embodiment, the control unit 360 can output a voice to the user that a foreign substance has been detected on the surface of the vacuum cleaning robot 700. To this end, the scanner 300 may have a separate audio output unit (not shown).

또 다른 실시 예에서 스캐너(300)가 디스플레이부(미도시)를 구비한 경우, 스캐너(300)는 디스플레이부를 통해 진공 청소 로봇(700)의 표면에 이물질이 검출되었음을 텍스트로 출력할 수 있다.In another embodiment, when the scanner 300 includes a display unit (not shown), the scanner 300 may display text on the surface of the vacuum cleaning robot 700 through the display unit.

일 실시 예에서 스캐너(300)가 상기 음성 출력부나 디스플레이부를 구비하지 않고, 진공 청소 로봇(700)이 이를 구비한 경우, 스캐너(300)는 진공 청소 로봇(700)에 제어신호를 전송하여 이물질 검출 알림을 출력하도록 제어할 수 있다.In one embodiment, when the scanner 300 does not include the voice output unit or the display unit and the vacuum cleaner robot 700 includes the voice output unit or the display unit, the scanner 300 transmits a control signal to the vacuum cleaner robot 700, It can be controlled to output a notification.

제어부(360)는 이물질 검출 알림을 출력한 후, 진공 청소 로봇(700)의 동작을 위한 사용자 입력이 존재하는지 확인한다(S115). 일 실시 예에서 사용자 입력은 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에서 검출된 이물질을 제거하기 위한 입력일 수 있다. After outputting the foreign substance detection notification, the control unit 360 determines whether there is a user input for the operation of the vacuum cleaning robot 700 (S115). In one embodiment, the user input may be an input for removing foreign matter detected at a first point of the vacuum clean robot 700.

또 다른 실시 예에서 사용자 입력은 진공 청소 로봇(700)의 오작동을 방지하기 위해 진공 청소 로봇(700)의 전원을 비활성화 시키는 입력일 수 있다.In another embodiment, the user input may be an input to de-energize the vacuum clean robot 700 to prevent malfunction of the vacuum clean robot 700.

만약, 사용자 입력이 존재하는 경우, 제어부(360)는 사용자 입력에 따른 동작을 수행하도록 진공 청소 로봇을 제어한다(S117). 일 실시 예에서 사용자 입력이 진공 청소 로봇(700)의 제1 지점에서 검출된 이물질을 제거하기 위한 입력인 경우, 제어부(360)는 이물질 제거 수단을 통해 제1 지점의 이물질을 제거할 수 있다. 그 후, 단계 S105 내지 S109를 반복하여 제1 지점에서 이물질이 제거되었는지 여부를 확인할 수 있다. If there is a user input, the controller 360 controls the vacuum cleaning robot to perform an operation according to a user input (S117). In one embodiment, when the user input is input for removing the foreign object detected at the first point of the vacuum clean robot 700, the control unit 360 may remove the foreign object at the first point through the foreign object removing means. Thereafter, steps S105 to S109 are repeated to check whether or not the foreign object has been removed at the first point.

또 다른 실시 예에서 사용자 입력이 진공 청소 로봇(700)의 전원을 비활성화 시키는 입력인 경우, 제어부(300)는 진공 청소 로봇(700)의 전원을 오프시킬 수 있다.In another embodiment, when the user input is an input for deactivating the power supply of the vacuum cleaning robot 700, the controller 300 may turn off the vacuum cleaning robot 700.

한편, 사용자 입력이 존재하지 않는 경우, 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)이 충전 가능한 충전 장소로 이동하도록 제어한다(S119). On the other hand, if there is no user input, the controller 360 controls the vacuum cleaning robot 700 to move to a chargeable charging location (S119).

한편, 단계 S109에서 측정된 거준 거리와 제1 거리 간의 차이가 기 설정된 거리 미만 인 경우, 제어부(360)는 제2 지점으로 진공 청소 로봇(700)을 회전시킨다(S121). 일 실시 예에서 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 제2 지점에 이물질이 존재하는지를 확인하기 위해 기준 지점으로부터 반시계 방향으로 45도만큼 회전된 지점인 제2 지점으로 진공 청소 로봇(700)을 회전시킬 수 있다. 제어부(360)가 진공 청소 로봇(700)을 회전시키는 원리는 도 2에서 설명한 것과 같으므로, 자세한 설명은 생략한다. 또한, 여기서 45도는 예시에 불과한 수치이다. On the other hand, if the difference between the normal distance measured at step S109 and the first distance is less than the preset distance, the controller 360 rotates the vacuum clean robot 700 at the second point (S121). The controller 360 controls the vacuum clean robot 700 to move the vacuum clean robot 700 to a second position that is a position rotated by 45 degrees counterclockwise from the reference position to check whether a foreign substance exists at the second position of the vacuum clean robot 700 Can be rotated. The principle by which the controller 360 rotates the vacuum cleaning robot 700 is the same as that described with reference to FIG. 2, and thus a detailed description thereof will be omitted. Here, 45 degrees is only an example.

스캐너(300)의 제어부(360)는 제2 지점과 물체 간의 거리인 제2 거리(d3)를 측정한다(S123). 이 경우, 제어부(360)는 스캐너(300)를 고정 상태에 있도록 제어할 수 있고, 진공 청소 로봇(700)만을 제2 지점으로 회전시켜 제2 거리를 측정할 수 있다. The controller 360 of the scanner 300 measures a second distance d3 that is a distance between the second point and the object (S123). In this case, the controller 360 can control the scanner 300 to be in a fixed state, and only the vacuum cleaning robot 700 can be rotated to the second point to measure the second distance.

단계 S121 및 S123을 도 13을 참조하여 설명한다.Steps S121 and S123 will be described with reference to FIG.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스캐너가 진공 청소 로봇을 반 시계 방향으로 회전시킨 후, 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining a method of measuring a distance after the scanner rotates the vacuum cleaner in a counterclockwise direction according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 진공 청소 로봇(700)의 기준 지점(A)의 반 시계 방향으로 45도만큼 떨어진 위치에는 제1 지점(B)이 있고, 기준 지점(A)의 시계 방향으로 45도만큼 떨어진 위치에는 제2 지점(C)가 있다.13, there is a first point B at a position distant by 45 degrees in the counterclockwise direction of the reference point A of the vacuum cleaning robot 700, and a second point B at a distance of 45 degrees in the clockwise direction of the reference point A And a second point C is located at a remote position.

스캐너(300)는 자신의 고정된 상태로 위치시키고, 진공 청소 로봇(700)을 반시계 방향으로 45도만큼 회전시킬 수 있다. 그러면, 제2 지점(C)은 물체(800)의 정면을 향하게 되고, 기준 지점(A)은 반 시계 방향으로 45도만큼 회전 이동된 위치에 있게 된다.The scanner 300 may be placed in its fixed state and the vacuum cleaning robot 700 may be rotated by 45 degrees counterclockwise. Then, the second point C is directed to the front face of the object 800, and the reference point A is rotated and rotated by 45 degrees in the counterclockwise direction.

이 상태에서 스캐너(300)는 제2 지점(C)과 물체(800)와의 제2 거리를 측정할 수 있다.In this state, the scanner 300 can measure the second distance between the second point C and the object 800.

다시 도 10을 설명한다.Fig. 10 will be described again.

스캐너(300)의 제어부(360)는 측정된 기준 거리와 제2 거리 간의 차이를 비교하여(S125), 비교된 거리 차이가 기 설정된 거리를 초과하는지 확인한다(S127).The controller 360 of the scanner 300 compares the measured distance with the second distance (S125), and determines whether the compared distance exceeds the preset distance (S127).

일 실시 예에서 기 설정된 거리는 진공 청소 로봇(700)의 해당 지점에 이물질이 검출된 것으로 확인하는 기준이 되는 최소 차이의 거리를 의미할 수 있다. 제어부(360)는 기준 거리와 제2 거리 간의 차이를 이용하여 기준 거리와 제2 거리 간의 차이가 기 설정된 거리보다 큰 경우, 진공 청소 로봇(700)의 제2 지점에 이물질이 있는 것으로 확인할 수 있다. 즉, 제어부(360)는 기준 거리와 제2 거리 간의 차이가 기 설정된 거리보다 큰 경우, 진공 청소 로봇(700)의 제2 지점에 부착된 이물질로 인해 송광되는 빛 또는 수광되는 빛이 적거나 왜곡이 발생한 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment, the predetermined distance may mean a distance of a minimum difference that is a reference for confirming that a foreign object is detected at a corresponding point of the vacuum clean robot 700. If the difference between the reference distance and the second distance is larger than the predetermined distance by using the difference between the reference distance and the second distance, the control unit 360 can confirm that the foreign substance exists at the second point of the vacuum cleaning robot 700 . That is, when the difference between the reference distance and the second distance is greater than a predetermined distance, the control unit 360 controls the vacuum cleaner 700 such that light or light received by the foreign substance adhered to the second point of the vacuum clean robot 700 is reduced or distorted Can be determined to have occurred.

기준 거리와 제2 거리 사이의 차이가 기 설정된 거리를 초과하는 것으로 확인 된 경우, 제어부(360)는 진공 청소 로봇(700)의 제2 지점에 이물질이 존재하는 것으로 확인할 수 있다(S129).If it is determined that the difference between the reference distance and the second distance exceeds the predetermined distance, the control unit 360 can confirm that the foreign substance exists at the second point of the vacuum cleaning robot 700 (S129).

그 후에는 단계 S113으로 돌아가 제어부(260)는 이물질 검출 알림을 출력하고, 사용자 입력의 존재에 따른 단계를 수행하도록 제어할 수 있다.Thereafter, the process returns to step S113, and the control unit 260 outputs a foreign substance detection notification and controls to perform a step according to the presence of the user input.

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.The above-described scanner can be applied to a configuration and a method of the embodiments described above in a limited manner, but the embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made. have.

Claims

A distance measuring apparatus mounted on a cleaning robot,
A light emitting unit for emitting a distance measuring beam to an object;
A light receiving unit which is reflected by the object and senses light gathered by the distance measuring device; And
And a control unit comparing the reference distance between the reference point of the cleaning robot and the object with the measurement distance obtained by rotating the cleaning robot by a predetermined angle to check whether or not the foreign object exists on the surface of the cleaning robot
Distance measuring device.

The method according to claim 1,
The control unit
If the difference between the reference distance and the measured distance is greater than a predetermined distance, it is determined that the foreign matter exists
Distance measuring device.

3. The method of claim 2,
The control unit
Measuring the distance between the measuring point in a state in which the cleaning robot is rotated clockwise or counterclockwise from the reference point by a predetermined angle and the distance between the object and the measured distance and the reference distance
Distance measuring device.

The method of claim 3,
The control unit
When it is confirmed that the foreign matter exists, a notification informing the existence of the foreign matter is visually or audibly output
Distance measuring device.

5. The method of claim 4,
The control unit
Confirms whether or not a user input for controlling the operation of the cleaning robot is received,
When the user input is received, the control unit controls the cleaning robot to perform the operation of the cleaning robot according to the received user input
Distance measuring device.

6. The method of claim 5,
The control unit
If the user input is not received,
And a control signal for causing the cleaning robot to move to a charging place is applied to the cleaning robot
Distance measuring device.

A method of operating a distance measuring device mounted on a cleaning robot,
Emitting a beam for distance measurement to an object;
Detecting light reflected by the object and collected by the distance measuring device; And
Comparing a reference distance between the reference point of the cleaning robot and the object with a measurement distance obtained by rotating the cleaning robot by a predetermined angle to check whether or not the foreign object is present on the surface of the cleaning robot
Method of operation of distance measuring device.

8. The method of claim 7,
The step of confirming whether or not a foreign substance is present on the surface of the cleaning robot
If the difference between the reference distance and the measured distance is greater than a predetermined distance, it is determined that the foreign matter exists
Method of operation of distance measuring device.

9. The method of claim 8,
The step of comparing
Measuring the distance between the measuring point in a state in which the cleaning robot is rotated clockwise or counterclockwise from the reference point by a predetermined angle and the distance between the object and the measured distance and the reference distance
Method of operation of distance measuring device.

10. The method of claim 9,
Further comprising the step of visually or auditorily outputting a notification of the presence of the foreign matter when it is confirmed that the foreign matter exists
Method of operation of distance measuring device.

11. The method of claim 10,
Confirming whether a user input for controlling the operation of the cleaning robot is received; And
And controlling the cleaning robot to perform the operation of the cleaning robot according to the received user input when the user input is received
Method of operation of distance measuring device.

12. The method of claim 11,
And if the user input is not received, applying a control signal to the cleaning robot to cause the cleaning robot to move to a charging location
Method of operation of distance measuring device.