KR20160046964A

KR20160046964A - 3차원 레이저 스캐닝 시스템

Info

Publication number: KR20160046964A
Application number: KR1020140141783A
Authority: KR
Inventors: 백승호; 박상덕; 백경훈; 조국; 김진현
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-05-02
Also published as: KR101631133B1

Abstract

본 발명은 펄스레이저 소스모듈의 광 전송 경로와 광송신모듈과 광수신모듈의 전원 공급 경로가 분리된 구조로 구현함에 따라 회전부와 고정부의 결합구조 및 발광 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있는 3차원 레이저 스캐닝 시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 3차원 레이저 스캐닝 시스템은, 펄스광을 방출하기 위한 광송신모듈, 상기 광송신모듈에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하기 위한 광수신모듈을 포함하는 회전부; 상기 회전부의 하부에 구비되되, 상기 회전부를 회전시키기 위한 회전구동수단, 펄스광을 생성하여 상기 광송신모듈로 공급하기 위한 펄스레이저 소스모듈을 포함하는 고정부; 및 상기 회전부의 외부를 감싸는 형태로 연장형성되되, 일단부가 상기 펄스레이저 소스모듈에 연결되고, 타단부가 상기 회전부의 상부에 연결되어 상기 레이서 소스에서 생성된 펄스광을 상기 광송신모듈로 전송하는 광전송수단을 포함하는 광전송부;를 포함한다.

Description

3차원 레이저 스캐닝 시스템{THREE DIMENSIONAL LASER SCANNING SYSTEM}

본 발명은 3차원 레이저 스캐닝 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 펄스레이저 소스모듈에서 광송신모듈로 공급되는 레이저 광의 전송 경로와 광수신모듈 및 제어기에서 소요되는 전원의 공급 경로가 분리된 구조로 구현함에 따라 회전부와 고정부의 결합구조 및 발광 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있도록 고안된 회전형 구조의 3차원 레이저 스캐닝 시스템에 관한 것이다.

라이다(LIDAR - Light Detection And Ranging) 또는 레이다(LADAR - Laser Detection And Ranging)로 불리는 3차원 영상센서는 목표물을 향해 펄스레이저광를 방출한 후 목표물에 반사되어 돌아오는 빛 에너지를 광 수신소자(element)를 사용하여 포착하고 이를 전기적 신호로 변환함으로써, 목표물까지의 거리나 목표물의 이동속도 등을 산출할 수 있는 시스템이다.

이러한 라이다 시스템은 로봇 및 무인자동차의 전방 장애물 검출용 센서, 속도측정용 레이더 건, 항공 지오-맵핑장치, 3차원 지상조사, 수중 스캐닝 등 다양한 분야에서 널리 적용되고 있다.

최근, 라이다 시스템은 전방 또는 측방의 장애물 등에 의한 위험 상황이 발생할 경우 운전자에게 경고하거나 자동차의 속도를 조절하는 조치를 자동적으로 수행할 수 있게 하는 운전 보조용 애플리케이션이나, 운전자 없이 운행하는 트랙터와 같은 자동 운전장치로 그 적용 분야가 확대되고 있다.

상술한 바와 같은 라이다 시스템의 일예로서, 본 출원인이 출원하여 등록받은 등록특허 제10-1357051호에 '3차원 스캐닝 시스템 및 이를 이용한 3차원 영상획득방법'이 개시된 바 있다.

상기 3차원 스캐닝 시스템은, 펄스광을 방출한 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하여 목표물의 거리를 산출하여 3차원 영상을 획득하는 스캐닝 시스템으로, 펄스레이저광을 생성하는 광원장치와, 상기 펄스레이저광을 방출하고 방출된 펄스레이저광의 반사광을 수신하는 광송수신모듈을 포함하는 광송수신수단와, 상기 광송수신수단를 회전구동시키는 회전구동장치와, 상기 광원장치, 광송수신수단 및 회전구동장치를 제어하는 제어장치를 포함하고, 상기 광송수신수단는 2 이상의 광송수신모듈로 이루어지고, 상기 2 이상의 광송수신모듈 중 적어도 하나 이상의 광 방출각도가 다른 광송수신모듈과 상이하도록 구성된다.

그런데, 상술한 바와 같은 상기 3차원 스캐닝 시스템의 경우, 회전구동장치 상부에 펄스레이저 소스모듈과 광송수신수단을 모두 장착하여 회전시키는 구조로 되어 있어 펄스레이저 소스모듈과 이를 냉각하기 위한 냉각구조의 중량으로 인해, 용량이 큰 회전모터가 필요하게 되고, 이는 결과적으로 스캐닝 시스템의 무게와 부피를 크게 하는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해소하기 위하여, 본 출원인이 출원하여 등록받은 등록특허 제10-1391298호에 '3차원 레이저 스캐닝 시스템'이 개시된 바 있다.

상기 3차원 레이저 스캐닝 시스템은, 라인 형태의 펄스레이저광을 회전 방출한 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하여 목표물까지의 거리를 측정한 점군 데이터를 통해 3차원 영상을 획득하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템으로, 상기 스캐닝 시스템은, 고정부와 이 고정부의 상부에 회전가능하게 결합되는 회전부로 구성되고, 상기 고정부에는, 상기 회전부를 구동시키기 위한 모터와 상기 펄스레이저광을 생성하는 펄스레이저 소스모듈이 구비되며, 상기 회전부에는, 상기 모터에 결합되는 회전전원장치와, 상기 펄스레이저광을 2 이상으로 분리하는 광분리모듈과, 분리된 펄스레이저광을 수직 라인 형태로 외부로 방출하는 광송신모듈과, 반사된 펄스레이저광을 수신하여 전기신호로 변환하는 광수신모듈을 포함하는 2이상의 광송수신모듈이 구비되도록 구성된다.

그런데, 상술한 바와 같은 상기 3차원 레이저 스캐닝 시스템의 경우, 라인 레이저를 생성하는 펄스레이저 소스모듈 및 이의 냉각수단과, 광을 방출하고 반사된 광을 수신하여 점군 데이터를 생성하는 광송수신모듈을 분리하여, 상기 광송수신모듈만을 회전구동시키는 구조로 설계함으로써, 종래에 비해 가볍고 컴팩트한 크기의 시스템을 구현하도록 하였으나, 회전부에서 필요로 하는 구동전원과 레이저 광원을 고정된 부분과 회전하는 부분이 결합하는 부분에서 중공형 슬립링을 통해 공급하여야 하기 때문에 고속구동에 한계가 발생하고 구조가 복잡하여 제작이 어렵다는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-1357051호(등록일자 2014년 1월 23일)

한국 등록특허 제10-1391298호(등록일자 2014년 4월 25일)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 펄스레이저 소스모듈에서 광송신모듈로 공급되는 레이저 광의 전송 경로와 광수신모듈 및 제어기에서 소요되는 전원의 공급 경로가 분리된 구조로 구현함에 따라 회전부와 고정부의 결합구조 및 발광 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있도록 고안된 3차원 레이저 스캐닝 시스템을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 레이저 스캐닝 시스템은, 펄스광을 방출하기 위한 광송신모듈, 상기 광송신모듈에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하기 위한 광수신모듈 및 상기 광수신모듈로 수신된 반사광에 근거하여 피측정물의 화상을 생성하는 제어기를 포함하는 회전부; 상기 회전부의 하부에 구비되되, 상기 회전부를 회전시키기 위한 회전구동수단, 펄스광을 생성하여 상기 광송신모듈로 공급하기 위한 펄스레이저 소스모듈을 포함하는 고정부; 및 상기 회전부의 외부로 연장형성되되, 일단부가 상기 펄스레이저 소스모듈에 연결되고, 타단부가 상기 회전부의 상부에 연결되어 상기 펄스레이저 소스모듈에서 생성된 펄스광을 상기 광송신모듈로 전송하는 광전송수단을 포함하는 광전송부;를 포함한다.

바람직하게, 상기 광전송수단은 광섬유로 구성되고, 상기 광전송부는 상기 광섬유가 상기 회전부와 간섭되지 않도록 지지하는 지지브라켓을 포함하여 구성되되, 상기 지지브라켓은 일단이 상기 고정부에 일체로 고정되어 상기 회전부의 외측을 따라 연장된 수직부 및 상기 수직부의 상단에서 상기 회전부의 상부로 연장된 수평부를 포함하여 구성되고, 상기 수직부 또는 수평부에는 상기 광섬유가 길이방향으로 삽입되어 고정되는 장방형 반원홈이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 지지브라켓은, 상기 수평부의 단부에 고정결합된 원형 브라켓; 및 상기 원형 브라켓의 중심부에 구비된 로터리 광 조인트;를 더 포함하여 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송된 광이 상기 로터리 광 조인트를 통해 상기 광송신모듈로 공급될 수 있다.

바람직하게, 상기 회전부와 상기 고정부의 사이에는 슬립링이 개재되어 설치되며, 상기 슬립링을 통해 상기 회전부의 광수신모듈의 작동에 필요한 전원이 공급될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 펄스레이저 소스모듈에서 광송신모듈로 공급되는 광 전송 경로와 광수신모듈 및 제어기의 전원 공급 경로가 분리된 구조로 구현함에 따라 회전부와 고정부의 결합구조 및 발광 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 펄스레이저 소스모듈의 광과 광수신모듈에 공급되는 전원이 모두 하부의 고정부에서 공급되는 구조로 구현함에 따라 종래의 크고 복합한 회전 구조의 중공타입 슬립링을 사용함으로써 발생되는 크기의 증가 문제와 와이어 컨택트 타입 슬립링 구조의 내구성 한계를 동시에 극복할 수 있는 회전계를 구현할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상하에 모두 고정되는 부분이 있으므로, 유리와 같은 커버로 회전부를 감싸도록 구성하여 회전부가 외부로 그대로 노출되는 문제점을 해결할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템의 내부를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3의 'A-A' 단면도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전부(100), 고정부(200), 광전송부(300)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 회전부(100)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 회전부(100)는 상기 고정부(200)의 상부에 회전이 가능하도록 설치되며, 광송신모듈(110), 광수신모듈(120) 및 제어기(122)를 포함하여 구성된다.

상기 광송신모듈(110)은 펄스광을 방출하기 위한 모듈이고, 상기 광수신모듈(120)은 상기 광송신모듈(110)에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하기 위한 모듈이며, 상기 제어기(122)는 상기 광수신모듈(120)로 수신된 반사광에 근거하여 피측정물의 화상을 생성하는 부분이다.

상기 광송신모듈(110), 광수신모듈(120) 및 제어기(122)는 적어도 한 쌍으로 구성될 수 있고, 본 실시예에서는 2 쌍으로 구성된 경우에 대해 예시적으로 설명하도록 한다.

상기 광송신모듈(110)은 상기 광전송부(300)의 광섬유(310)를 통해 펄스레이저 소스모듈(220)에서 제공되는 펄스광을 전송받아 수직 라인 형태로 목표물에 송신하게 되며, 구체적으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유(310)를 통해 전송되어 하방으로 조사되는 펄스광을 집광하는 집광렌즈(111), 상기 집광렌즈(111)를 통과한 광을 수평방향으로 향하는 2개의 광으로 분할하는 광분리기(113), 상기 광분리기(113)를 통해 분할된 각각의 광을 수직 라인 형태로 만드는 복수의 라인 제너레이터 렌즈(115)를 포함하여 구성된다.

상기 광분리기(113)는 상기 집광렌즈(111)를 통과한 광을 서로 반대되는 방향으로 분할하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 광분리기(113)는 상기 집광렌즈(111)를 통과한 광의 일부는 반사시키고, 나머지는 투과시키는 제1필터(F1)와 상기 제1필터(F1)를 투과한 광을 반사시키는 제2필터(F2)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광수신모듈(120)은 상기 광수신모듈(120)의 라인 제너레이터 렌즈(115)를 통해 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신할 수 있도록 상기 라인 제너레이터 렌즈(115)와 이웃하는 위치에 구비된다.

즉, 일측의 라인 제너레이터 렌즈(115)에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 일측의 광수신모듈(120)이 수신하고, 타측의 라인 제너레이터 렌즈(115)에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 타측의 광수신모듈(120)이 수신하게 된다.

상기 제어기(122)는 상기 광수신모듈(120)로 수신된 반사광을 전기신호로 변환하여 화상을 생성하는 부분이다.

한편, 상기 회전부(100)는 상기 고정부(200)에 구비된 회전구동수단(210)에 의회 회전구동되는 구동축(240a)에 의해 회전구동될 수 있으며, 구체적으로, 상기 회전부(100)는 상기 구동축(240a)에 의해 회전되는 회전플레이트(130)를 포함하여 구성되며, 상기 광송신모듈(110), 광수신모듈(120) 및 제어기(122)가 상기 회전플레이트(130)의 상부에 장착되도록 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 고정부(200)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 고정부(200)는 상기 회전부(100)의 하부에 구비되며, 예를 들어, 상기 고정부(200)는 차량의 상부 등에 고정되도록 설치되어 상기 회전부(100)를 회전시킴과 함께 3차원 스캔에 필요한 펄스광, 전원 등을 상기 회전부(100)로 공급하도록 구성된다.

상기 고정부(200)는 상기 회전부(100)를 회전시키기 위한 회전구동력을 제공하는 회전구동수단(210), 펄스광을 생성하여 상기 회전부(100)의 광송신모듈(110)로 공급하기 위한 펄스레이저 소스모듈(220)를 포함하여 구성되며, 상기 광수신모듈(120) 및 제어기(122)에 작동전원을 공급하기 위한 파워유닛(미도시)을 더욱 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 고정부(200)는, 원통형 케이싱(231) 및 상기 원통형 케이싱(231)에 내장되되 상기 원통형 케이싱(231)의 내부 저면에서 소정간격 이격되어 고정설치된 고정플레이트(233)를 포함하여 구성되며, 상기 원통형 케이싱(231)의 내부 저면에 펄스레이저 소스모듈(220)가 장착될 수 있고, 상기 고정플레이트(233)의 상부에 회전구동수단(210)이 장착될 수 있으며, 상기 회전구동수단(210)에 의해 회전구동되는 구동축(240a)이 상기 원통형 케이싱(231)의 상부를 관통하도록 구성될 수 있다.

상기 구동축(240a)은 상기 원통형 케이싱(231)의 상부 중심에 구비된 베어링을 통해 회전이 가능하도록 지지될 수 있다.

한편, 상기 원통형 케이싱(231)의 상부를 관통하도록 설치된 구동축(240a)은 상기 회전부(100)의 회전플레이트(130)와 축결합되어 상기 회전플레이트(130)를 회전시키도록 구성된다.

구체적으로, 상기 회전부(100)와 상기 고정부(200)의 사이에는 슬립링(240)이 개재되어 설치되며, 상기 슬립링(240)을 통해 상기 회전부(100)의 광수신모듈(120)과 제어기(122)의 작동에 필요한 전원이 공급되거나, 회전부(100)의 3차원 스캔 작동에 의해 얻은 스캔 데이터를 고정부(200)로 전송할 수 있다.

예를 들어, 상기 슬립링(240)의 일단부(240a)가 상기 회전플레이트(130)의 중심에 축결합되어 구동축(240a)으로서 기능하고, 상기 슬립링(240)의 타단부(240b)가 브라켓(250)에 의해 상기 고정부(200)의 내측에 고정될 수 있도록 설치될 수 있으며, 상기 슬립링(240)의 일단부(240a)를 회전구동시키기 위한 모터와 같은 회전구동수단(210)이 밸트(BT)와 복수의 풀리(P)를 통해 연결될 수 있다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정플레이트(233)에 고정된 중공타입의 직구동 모터(210')를 통해서 상기 회전부(100)의 회전플레이트(130)를 회전시킬 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 회전부(100)의 외부를 감싸 밀폐할 수 있도록, 투광 소재 및 이의 표면에 Anti-Reflection코팅이 된 커버(101)가 상기 회전플레이트(130)의 상부에 구비될 수 있다.

다음으로, 광전송부(300)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 광전송부(300)는 상기 고정부(200)의 펄스레이저 소스모듈(220)에서 생성된 펄스광을 상기 회전부(100)의 광송신모듈(110)의 상부로 전송하기 위한 부분으로서, 광섬유(310)와 지지브라켓(320)을 포함하여 구성된다.

상기 광섬유(310)의 일단부는 상기 펄스레이저 소스모듈(220)에 연결되고, 상기 광섬유(310)의 타단부는 상기 회전부(100)의 상부에 연결된다. 따라서, 상기 광섬유(310)는 상기 펄스레이저 소스모듈(220)에서 생성된 펄스광을 상기 광송신모듈(110)로 전송할 수 있게 된다.

이때, 상기 광섬유(310)가 상기 회전부(100)의 회전을 방해하지 않도록 하기 위해, 즉, 상기 광섬유(310)가 상기 회전부(100)와 간섭되지 않도록 하기 위해 상기 지지브라켓(320)이 구비된다.

구체적으로, 상기 광섬유(310)는, 일단이 상기 펄스레이저 소스모듈(220)에 연결되어 상기 원통형 케이싱(231)의 내부에서 연장된 후 상기 원통형 케이싱(231)의 상부 일측을 관통하여 상기 회전부(100)의 상부로 연장형성될 수 있으며, 상기 지지브라켓(320)은 상기 원통형 케이싱(231)의 상부 일측을 관통하여 상기 회전부(100)의 상부로 연장형성되는 광섬유(310)의 연장 부분을 지지하여 상기 회전부(100)와 간섭되지 않도록 한다.

이를 위하여, 상기 지지브라켓(320)은 상기 광섬유(310)가 상기 회전부(100)의 외측에 위치될 수 있도록 구성되며, 상기 지지브라켓(320)은 일단이 상기 고정부(200)에 일체로 고정되어 상기 회전부(100)의 외측을 따라 연장된 수직부(321) 및 상기 수직부(321)의 상단에서 상기 회전부(100)의 상부로 연장된 수평부(323)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 수직부(321)에는 상기 광섬유(310)가 삽입되어 고정될 수 있도록 장방형 반원홈(321h)이 형성될 수 있다.

상기 광섬유(310)는 상기 수직부(321) 및 상기 수평부(323)에 의해 지지되도록 연장된 후 그 단부가 상기 회전부(100)의 상부 중심에서 하방으로 광을 조사하도록 구성된다.

한편, 상기 수평부(323)의 단부에는 원형 브라켓(325)이 고정결합될 수 있으며, 상기 원형 브라켓(325)의 중심부에는 로터리 광 조인트(327)가 구비될 수 있다.

따라서, 상기 로터리 광 조인트(327)의 상부측에 광섬유(310)의 단부가 연결되고, 상기 광섬유(310)의 단부를 통해 조사된 광이 상기 로터리 광 조인트(327)를 통하여 상기 광송신모듈(110)로 공급될 수 있다.

구체적으로, 상기 광섬유(310)는 상기 지지브라켓(320)에 의해 지지된 후 상기 원형 브라켓(325)의 측면을 관통하여 상기 로터리 광 조인트(327)의 내부 중심으로 연장형성될 수 있으며, 상기 로터리 광 조인트(327)의 중심에 고정되어 하방으로 광을 조사하도록 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 회전부(100), 고정부(200), 광전송부(300)를 포함하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템의 구성에 따르면, 지지브라켓(321)의 수직부(321)의 간섭으로 인하여 360° 보다 약간 작은 범위(300° 내외)로 3D 스캔을 할 수 있으며, 펄스레이저 소스모듈(220)의 광 전송 경로와 광수신모듈(120) 및 제어기(122)의 전원 공급 경로가 분리된 구조로 구현함에 따라 회전부(100)와 고정부(200)의 결합구조 및 발광 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.

또한, 펄스레이저 소스모듈(220)의 광과 광수신모듈(120) 및 제어기(122)에 공급되는 전원이 모두 하부의 고정부(200)에서 공급되는 구조로 구현함에 따라 종래의 크고 복합한 회전 구조의 중공타입 슬립링을 사용함으로써 발생되는 크기 증대문제와 와이어 컨택트 타입 슬립링 구조의 내구성 한계를 동시에 극복할 수 있는 회전계를 구현할 수 있다.

한편, 본 실시예의 3차원 레이저 스캐닝 시스템에 의해 스캐닝된 데이터는 슬립링(240)을 통한 통신라인이나 무선통신 수단(WIFI, UWB등)을 통해 외부의 PC 등으로 전송할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:회전부
110:광송신모듈
120:광수신모듈
200:고정부
210:회전구동수단
220:펄스레이저 소스모듈
300:광전송부
310:광섬유
320:지지브라켓

Claims

펄스광을 방출하기 위한 광송신모듈, 상기 광송신모듈에서 방출된 후 목표물로부터 반사된 반사광을 수신하기 위한 광수신모듈 및 상기 광수신모듈로 수신된 반사광에 근거하여 피측정물의 화상을 생성하는 제어기를 포함하는 회전부;
상기 회전부의 하부에 구비되되, 상기 회전부를 회전시키기 위한 회전구동수단, 펄스광을 생성하여 상기 광송신모듈로 공급하기 위한 펄스레이저 소스모듈을 포함하는 고정부; 및
상기 회전부의 외부로 연장형성되되, 일단부가 상기 펄스레이저 소스모듈에 연결되고, 타단부가 상기 회전부의 상부에 연결되어 상기 펄스레이저 소스모듈에서 생성된 펄스광을 상기 광송신모듈로 전송하는 광전송수단을 포함하는 광전송부;를 포함하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 광전송수단은 광섬유로 구성되고, 상기 광전송부는 상기 광섬유가 상기 회전부와 간섭되지 않도록 지지하는 지지브라켓을 포함하여 구성되되, 상기 지지브라켓은 일단이 상기 고정부에 일체로 고정되어 상기 회전부의 외측을 따라 연장된 수직부 및 상기 수직부의 상단에서 상기 회전부의 상부로 연장된 수평부를 포함하여 구성되고, 상기 수직부 또는 수평부에는 상기 광섬유가 길이방향으로 삽입되어 고정되는 장방형 반원홈이 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템.
제2항에 있어서,
상기 지지브라켓은,
상기 수평부의 단부에 고정결합된 원형 브라켓; 및 상기 원형 브라켓의 중심부에 구비된 로터리 광 조인트;를 더 포함하여 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송된 광이 상기 로터리 광 조인트를 통해 상기 광송신모듈로 공급되는 것을 특징으로 하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 회전부와 상기 고정부의 사이에는 슬립링이 개재되어 설치되며, 상기 슬립링을 통해 상기 회전부의 광수신모듈의 작동에 필요한 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템.