KR20170123229A - 초음파 위치 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

초음파 위치 측정 장치가 개시된다. 수평을 감지하는 수평센서; 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기; 초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고, 제어부는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다. 따라서 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력해서 초음파 송수신시 서로 다른 초음파 발생기와 수신기간에 간섭이 발생하지 않을 수 있고, 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력해서 초음파 송수신 시간을 정확히 측정하여 위치 정확도를 높이는 장점이 있다.

Description

초음파 위치 측정 장치{ULTRASONIC POSITION MEASURING DEVICE}
본 발명은 초음파 위치 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평을 감지하고, 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하고, 초음파를 수신하고, 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 초음파 위치 측정 장치에 관한 것이다.
초음파 위치 측정 장치는 초음파를 송수신하여 초음파 발생 위치를 감지해서 위치를 측정하는 장치이다. 초음파 위치 측정 장치에 포함된 초음파 발생기는 전방위 스피커를 통해 초음파를 출력하므로 초음파 수신기에 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 초음파 발생기가 각도에 대응하여 초음파를 출력하는 경우 수평에 민감해서 위치 측정에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 개선한 초음파 위치 측정 장치가 요구된다.
출원번호: 10-2002-0019883, 초음파 위치좌표 측정방법 출원번호: 10-2007-0129942, 초음파 센서 어레이를 이용한 3차원 위치측정 장치 및 그 방법
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력하는 초음파 위치 측정 장치를 제공하는데 있다.
또한, 수평을 감지하고 감지된 수평에 기반하여 초음파 발생기를 롤, 피치, 요 회전시켜 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력하는 초음파 위치 측정 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수평을 감지하는 수평센서; 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기; 초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고, 제어부는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
또한, 초음파발생기는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부로 전송하고, 제어부는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
또한, 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부; 및 구동부를 제어하는 초음파발생기 제어부를 더 포함하고, 초음파발생기 제어부는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기가 초음파를 발생하도록 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 초음파 위치 측정 장치를 이용할 경우에는 분할된 각도에 대응하여 초음파를 출력해서 초음파 송수신시 서로 다른 초음파 발생기와 수신기간에 간섭이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 초음파 발생기의 수평을 맞추고 초음파를 출력해서 초음파 송수신 시간을 정확히 측정하여 위치 정확도를 높이는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부를 보인 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
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 "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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
수평을 감지하는 수평센서(110); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기(120); 초음파를 수신하는 다수의 수신기(130); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(120)의 위치를 계산하는 제어부(140)를 포함한다. 이러한 초음파 위치 측정 장치의 동작을 가능하게 하는 구성을 설명한다.
수평센서(110)는 수평을 감지한다.
수평센서(110)는 수평 감지로 자이로 센서를 이용할 수 있다. 자이로 센서는 수평과 기울어진 롤, 피치, 요 각도를 출력한다.
초음파발생기(120)는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.
초음파발생기(120)는 수평이 아닐 때 수평이 아님을 알리고, 수평일 때를 알릴 수 있다.
초음파발생기(120)는 수평 여부를 알림음으로 출력할 수 있다.
초음파발생기(120)는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부(140)로 전송한다.
초음파발생기(120)는 출력 시간과 함께 출력 각도도 전송한다. 제어부(140)는 출력 각도로 수신기(130) 위치를 가늠할 수 있다.
다수의 수신기(130)는 초음파를 수신한다.
제어부(140)는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.
제어부(140)는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기(120)와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기(130)로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(130)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.
제어부(140)는 다수의 수신기(130)로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(130)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(120)의 위치를 계산한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 장치의 구성을 보인 블록도이다.
수평을 감지하는 수평센서(210); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 초음파발생기(220); 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부(230); 구동부(230)를 제어하는 초음파발생기 제어부(240); 초음파를 수신하는 다수의 수신기(250); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(220)의 위치를 계산하는 제어부(260)로 구성되는데, 이들 구성을 설명하면 다음과 같다.
수평센서(210)는 수평을 감지한다.
수평센서(210)는 수평 감지로 자이로 센서를 이용할 수 있다. 자이로 센서는 수평과 기울어진 롤, 피치, 요 각도를 출력한다.
초음파발생기(220)는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.
초음파발생기(220)는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부(260)로 전송한다.
구동부(230)는 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다. 실시예로, 초음파발생기(220)의 기울어짐이 롤 방향으로 40도 인 경우 구동부(230)는 초음파발생기(220)를 롤 방향으로 -40도 회전시키면 초음파발생기(220)는 수평을 유지한다.
초음파발생기 제어부(240)는 구동부(230)를 제어한다.
초음파발생기 제어부(240)는 수평센서(21)로 감지된 롤, 피치, 요 각도를 입력하고 구동부(230)를 제어하여 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다.
초음파발생기 제어부(240)는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기(220)를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기(220)가 초음파를 발생하도록 한다.
다수의 수신기(250)는 초음파를 수신한다.
제어부(260)는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기(220)의 위치를 계산한다.
제어부(260)는 위치를 계산하고, 위치에 따른 레이저센서의 초점을 맞출 수 있다. 제어부(260)는 레이저센서를 동작시켜 보다 정밀한 위치를 계산할 수 있다. 레이저센서는 초점이 맞지 않으면 위치 검출이 어려우므로 초점이 보다 넓은 초음파센서로 초점을 맞추고 레이저센서로 보다 정밀하게 위치를 측정하는 것이다. 수신기(250)는 레이저 센서 앞단에 볼록렌즈를 구성하여 볼록렌즈 크기에 상응하는 일정 정도 초점이 맞은 레이저를 수신할 수 있도록 한다.
제어부(260)는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기(220)와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기(250)로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(250)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기(220)의 위치를 계산한다.
제어부(260)는 다수의 수신기(250)로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기(250)와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
초음파 위치 측정 방법에 대해 설명한다.
초음파 위치 측정 장치는 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리, 데이터를 저장하는 데이터 메모리, 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다.
프로그램 메모리에 저장된 데이터를 살펴보면, 프로그램 메모리는 수평을 감지하는 단계(310); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 단계(320); 초음파를 수신하는 단계(330); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 단계(340)를 포함한다.
초음파 위치 측정 장치는 프로세서에 의해 프로그램 메모리에 저장된 프로그램을 실행하며 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다.
초음파 위치 측정 장치에서 실행되는 절차를 시계열 순으로 설명한다.
초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 수평을 감지한다.
초음파 위치 측정 장치는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.
초음파 위치 측정 장치는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 제어부로 전송한다.
초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로 초음파를 수신한다.
초음파 위치 측정 장치는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산한다.
초음파 위치 측정 장치는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 위치 측정 방법의 동작 흐름도이다.
초음파 위치 측정 방법에 대해 설명한다.
초음파 위치 측정 장치는 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리, 데이터를 저장하는 데이터 메모리, 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다.
프로그램 메모리에 저장된 데이터를 살펴보면, 프로그램 메모리는 수평을 감지하는 단계(410); 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력하는 단계(420); 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 단계(430); 구동부를 제어하는 단계(440); 초음파를 수신하는 단계(450); 및 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 단계(460)를 포함한다.
초음파 위치 측정 장치는 프로세서에 의해 프로그램 메모리에 저장된 프로그램을 실행하며 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다.
초음파 위치 측정 장치에서 실행되는 절차를 시계열 순으로 설명한다.
초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 수평을 감지한다.
초음파 위치 측정 장치는 수평이 감지되면120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파을 출력한다.
초음파 위치 측정 장치는 개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고, 출력 시간을 중앙 처리 장치로 전송한다.
초음파 위치 측정 장치는 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시킨다.
초음파 위치 측정 장치는 구동부를 제어한다.
초음파 위치 측정 장치는 수평센서로 감지된 롤, 피치, 요 각도를 입력하고 구동부를 제어하여 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시킨다.
초음파 위치 측정 장치는 위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고, 초음파발생기가 초음파를 발생하도록 한다.
초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로 초음파를 수신한다.
초음파 위치 측정 장치는 수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산한다.
초음파 위치 측정 장치는 120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 마주보게 위치하고, 최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고, 계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
초음파 위치 측정 장치는 다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고, 출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고, 시간 차에 대응하는 거리를 계산하고, 최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부를 보인 예시도이다.
구동부(510)는 롤, 피치, 요 회전시키는 모터를 가진다. 롤 모터(511), 피치 모터(512), 요 모터(513)가 각각 초음파발생기(220)를 롤, 피치, 요 회전시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 수평센서 120: 초음파발생기
130: 다수의 수신기 140: 제어부
210: 수평센서 220: 초음파발생기
230: 구동부 240: 초음파발생기 제어부
250: 다수의 수신기 260: 제어부

Claims (1)

  1. 수평을 감지하는 수평센서;
    수평이 감지되면 120도 각도로 분할되어 개개의 각도에 대응하여 초음파를 출력하고, 수평이 아닐 때 수평이 아님을 알리고, 수평일 때를 알리고, 수평 여부를 알림음으로 출력하는 초음파발생기;
    초음파를 수신하는 다수의 수신기; 및
    수신된 초음파의 시간 차를 계산하여 초음파발생기의 위치를 계산하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    120도 각도로 분할된 각각의 초음파발생기와 대응하게 위치하고,
    최단 거리에 위치하는 수신기로부터 수신된 초음파의 시간을 계산하고,
    계산된 시간에 대응하는 거리를 계산하고,
    최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산하고,
    상기 초음파발생기는,
    개개의 각도에 대응하여 초음파를 순차적으로 출력하고,
    출력 시간을 제어부로 전송하고,
    상기 제어부는,
    다수의 수신기로부터 수신된 초음파의 시간 중 최단 시간을 선택하고,
    출력 시간과 최단 시간간의 시간 차를 계산하고,
    시간 차에 대응하는 거리를 계산하고,
    최단 거리에 위치하는 세 개의 수신기와의 거리를 종합하여 삼각 측량에 의해 초음파발생기의 위치를 계산하고,
    초음파발생기를 롤, 피치, 요 회전시키는 구동부; 및
    구동부를 제어하는 초음파발생기 제어부를 더 포함하고,
    상기 초음파발생기 제어부는,
    위치 측정이 시작된 후 수평이 감지되지 않으면 구동부를 제어하여 초음파발생기를 지면에 대응하여 수평으로 유지시키고,
    초음파발생기가 초음파를 발생하도록 하고,
    상기 제어부는,
    위치에 따른 레이저센서를 동작시켜 보다 정밀한 위치를 계산하고,
    상기 레이저센서는,
    초점이 보다 넓은 초음파센서로 초점을 맞추고, 상기 레이저센서로 보다 정밀하게 위치를 측정하는 초음파 위치 측정 장치.
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