KR20170140005A - An Object Identification Device using Laser Scanner with Ghost Object Identification Function - Google Patents

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KR20170140005A
KR20170140005A KR1020160072766A KR20160072766A KR20170140005A KR 20170140005 A KR20170140005 A KR 20170140005A KR 1020160072766 A KR1020160072766 A KR 1020160072766A KR 20160072766 A KR20160072766 A KR 20160072766A KR 20170140005 A KR20170140005 A KR 20170140005A
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안준선
유경석
김성진
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide an object recognition device using a laser scanner with a ghost object recognition function which is capable of accurately recognizing a separation distance from a front object and a surface shape of the front object by the relationship between the time consumed for each optical module to receive reflected light and a rotation angle by using the laser scanner including two rotating optical modules transmitting laser light forward in a horizontal direction and receiving light reflected from a surface of a front object without using an expensive analog-digital converter (ADC) that converts an analogue signal to a digital signal. According to the present invention, the object recognition device using a laser scanner with a ghost object recognition function comprises: a laser scanner unit including the two rotating optical modules transmitting the laser light while rotating around a rotary shaft to form an optical plane orthogonal to the rotary shaft and receiving the reflected light reflected from an object on the optical plane; a time measuring unit measuring a time from a first time point when each of the rotating optical modules transmits the laser light to a second time point when the reflected light is received; a rotation angle calculating unit calculating a rotation angle at the second time point based on a predetermined initial position for each of the rotating optical modules; and a control unit recognizing at least one of a distance between the laser scanner unit and the object and a surface shape of the object by using the time measured by the time measuring unit and the rotation angle calculated by the rotation angle calculating unit, wherein the control unit determines that there are the plurality of objects at any one of the rotation angles calculated at the second time point of a first rotating optical module having a smaller number of the second time points when the number of the second time points at which the reflected light is received by the first rotating optical module, one of the two rotating optical modules is different from the number of the second time points at which the reflected light is received by a second rotating optical module, the other one of the two rotating optical modules.

Description

고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치{An Object Identification Device using Laser Scanner with Ghost Object Identification Function}[0001] The present invention relates to an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function,

본 발명은 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 고가의 ADC를 사용하지 않더라도 두 개의 회전 광학모듈을 구비한 레이저 스캐너를 이용하여 전방 물체와의 이격거리와 전방 물체의 표면 형상을 인식할 수 있을 뿐만 아니라 두 개의 회전 광학모듈 중 적어도 어느 하나의 광로상에 복수의 물체가 존재하여 발생되는 이른바 고스트 물체를 인식할 수 있는 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 관한 것이다.The present invention relates to an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function and more particularly to a laser scanner having two rotation optical modules without using an expensive ADC for converting an analog signal into a digital signal It is possible to recognize the distance from the front object and the surface shape of the front object and to recognize the so-called ghost object generated by the presence of a plurality of objects on at least one optical path of the two rotating optical modules And an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function.

일반적으로 전방 물체의 형상을 인식하거나 전방 물체와의 거리를 측정하기 위해서는 광 신호나 음파 신호를 전방 물체에 송신하여 반사된 신호를 수신하는 방식을 주로 사용하는데, 이러한 방식의 대표적인 예가 레이더(RADAR), 소나(SONAR), 라이다(LIDAR) 시스템이다. Generally, in order to recognize the shape of a forward object or to measure a distance to a forward object, a method of transmitting an optical signal or an acoustic signal to a forward object and receiving the reflected signal is mainly used. SONAR, and LIDAR systems.

상기 레이더 시스템은 항공기와 같은 큰 물체를 탐지하고 모니터링 하는 용도로 주로 사용되고, 소나 시스템은 수중의 잠수함이나 어류 등을 탐지하고 모니터링 하는 용도로 주로 사용되며, 라이다 시스템은 측량이나 건설, 또는 차량의 탐지 등의 용도로 주로 사용된다.The radar system is mainly used for detecting and monitoring large objects such as airplanes. The sonar system is mainly used for detecting and monitoring submarines and fishes in the water. The radar system is used for measurement, construction, Detection and so on.

이들 중, 특히 라이다(LIDAR, light detection and ranging) 시스템은 가시광선이나 적외선 영역의 레이저광을 이용하는 방식이기 때문에, 간섭이나 회절이 심한 전자기파나 초음파를 이용하는 상기 레이더 시스템이나 소나 시스템과 대비할 때 전방 물체와의 거리정보와 형상정보를 매우 정밀하게 획득할 수 있어서 최근 들어 전방 차량과의 거리를 측정하여 무인주행 또는 주행 중인 차량의 안전거리 확보 등을 가능하게 하는 스마트 차량 등에 그 활용도가 증가하는 추세에 있다.Among these, in particular, the LIDAR (light detection and ranging) system uses a visible light or an infrared laser light. Therefore, when compared with the radar system or the sonar system using electromagnetic waves or ultrasonic waves with severe interference or diffraction, It is possible to acquire the distance information and shape information with respect to the object very precisely. Recently, the distance from the preceding vehicle has been measured and the utilization rate of the vehicle has been increasing, for example, in a smart vehicle that enables unattended driving or securing the safety distance of the traveling vehicle .

이러한, 라이다 시스템은 전방 물체와의 거리를 측정하기 위하여 대부분 TOF(time of flight) 방식을 사용하는데, 이는 짧은 펄스 형태의 레이저광을 송신하여 전방 물체에 반사된 신호를 수신하는데 소요되는 시간을 이용하여 상기 전방 물체와의 거리를 측정하는 방식으로서 이에 관한 구체적인 내용은 하기 [문헌 1] 등에 상세히 개시되어 있다. In order to measure the distance to the front object, the LIDAR system uses a time-of-flight (TOF) method in order to measure the distance from the front object And the distance to the forward object is measured using the method described in detail in [1].

그러나, 종래 기술에 따른 라이다 시스템의 경우 짧은 펄스의 광신호를 수신하기 위한 수광부(또는 광검출기)의 수신 대역폭에 대비하여 타이머의 클럭 대역폭이 크기 때문에 상기 대역폭의 차이로 인하여 반사광을 수신하는데 소요되는 시간 측정의 오차가 발생하게 되고, 이로 인하여 거리 측정의 오차가 발생하게 된다.However, in the case of the conventional Lada system, since the clock bandwidth of the timer is large in comparison with the reception bandwidth of the light receiving unit (or the photodetector) for receiving the short pulse optical signal, An error of the time measurement occurs, which causes an error in the distance measurement.

따라서, 이러한 클럭 타이머와 수광부의 대역폭 차이에 따른 측정 오차를 최소화하기 위하여 반사광 수신신호의 샘플링 속도가 매우 빠른(즉, 거리 분해능이 우수한) 고가의 ADC(Analog-Digital Converter)를 사용하게 되는데, 이로 인하여 전체 라이다 시스템의 크기와 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.Therefore, in order to minimize the measurement error due to the bandwidth difference between the clock timer and the light receiving unit, an expensive ADC (Analog-Digital Converter) having a very high sampling rate of the reflected light reception signal (that is, excellent in distance resolution) The size and cost of the entire Lada system are increased.

[문헌 1] 한국공개특허 제1998-044692호(1998. 9. 5. 공개)[Patent Document 1] Korean Laid-open Patent No. 1998-044692 (published on September 5, 1998)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 고가의 ADC를 사용하지 않더라도 전방의 수평 방향으로 레이저광을 송신하고 전방 물체의 표면으로부터 반사된 광을 수신하는 두 개의 회전 광학모듈을 포함하는 레이저 스캐너를 이용하여 각각의 광학모듈이 반사광을 수신하는데 소요되는 시간과 회전 각도 사이의 관계에 의해 전방 물체와의 이격거리와 전방 물체의 표면 형상을 정확하게 인식할 수 있는 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for transmitting laser light in a forward horizontal direction without using an expensive ADC for converting an analog signal into a digital signal, The distance between the optical module and the forward object is determined by the relationship between the time required for each optical module to receive the reflected light and the rotational angle using a laser scanner including two rotating optical modules for receiving the reflected light, And to provide an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function capable of accurately recognizing a shape.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 두 개의 회전 광학모듈 중 적어도 어느 하나의 광로상에 복수의 물체가 존재하여 상기 복수의 물체 중 어느 하나를 인식할 수 없게 되는 고스트 물체가 발생되는 경우에도 상기 회전 광학모듈 각각의 반사광 수신 시간과 회전각 사이의 관계를 이용하여 상기 고스트 물체를 인식할 수 있는 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 관한 것이다.It is another object of the present invention to provide a rotary optical module in which even when a plurality of objects exist on at least one optical path of the two rotating optical modules and a ghost object that can not recognize any one of the plurality of objects is generated, The present invention relates to an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function capable of recognizing the ghost object by using the relationship between reflected light reception time and rotational angle of each optical module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 회전축과 직교하는 광 평면이 형성되도록 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 레이저광을 송신하고 상기 광 평면상의 물체로부터 반사된 반사광을 수신하는 두 개의 회전 광학모듈을 포함하는 레이저 스캐너부, 상기 각각의 회전 광학모듈이 레이저광을 송신한 제1시점과 반사광을 수신한 제2시점까지의 시간을 측정하는 시간측정부, 상기 각각의 회전 광학모듈에 대하여 미리 정해진 초기 위치를 기준으로 상기 제2시점에서의 회전각을 연산하는 회전각 연산부, 및 상기 시간측정부에서 측정된 시간과 상기 회전각 연산부에서 연산된 회전각을 이용하여 상기 레이저 스캐너부와 물체 사이의 거리와 상기 물체의 표면 형상 중 적어도 어느 하나를 인식하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 두 개의 회전 광학모듈 중 어느 하나인 제1회전 광학모듈과 다른 하나인 제2회전 광학모듈에서 반사광을 수신한 상기 제2시점의 갯수가 다른 경우 제2시점의 갯수가 적은 제1회전 광학모듈의 제2시점 중 어느 하나의 회전각에 복수의 물체가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function according to the present invention transmits laser light while rotating around the rotation axis so that an optical plane perpendicular to the rotation axis is formed, A laser scanner unit including two rotating optical modules for receiving reflected light reflected from an object on the object side, and measuring a time from a first point of time when the rotating optical module transmits the laser light to a second point of time when the reflected light is received A rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle at the second time point based on a predetermined initial position with respect to each of the rotation optical modules; The distance between the laser scanner part and the object and the surface shape of the object The control unit recognizes the number of the second time points at which the reflected light is received from the second rotating optical module, which is one of the two rotating optical modules, which is one of the two rotating optical modules, And the second rotation angle of the first rotation optical module is smaller than the second rotation angle of the first rotation optical module.

또한, 상기 시간측정부는 클럭 타이머이고, 상기 제어부는 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 상기 클럭 타이머의 클럭수 변화를 이용하여 상기 물체의 표면 형상을 인식하는 것을 특징으로 한다.The time measuring unit is a clock timer, and the controller recognizes the surface shape of the object by using a change in the number of clocks of the clock timer with respect to a rotation angle of the continuously changing second time point.

또한, 상기 제어부는 각각의 회전 광학모듈이 반사광을 수신한 제2시점이 복수인 경우 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 상기 클럭 타이머의 클럭수 변화를 이용하여 각각의 회전 광학모듈이 동일한 물체를 인식한 회전각을 특정하고, 상기 특정된 회전각에서 인식된 물체 각각에 대하여 상기 거리와 표면 형상 중 적어도 어느 하나를 인식하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit may use the change in the number of clocks of the clock timer with respect to the rotation angle of the second viewpoint, which is continuously changed when a plurality of second viewpoints are received by each of the rotation optical modules, Characterized in that at least one of the distance and the surface shape is recognized for each of the objects recognized at the specified rotation angle.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 두 개의 회전 광학모듈 각각이 레이저광을 송신한 후 반사광을 수신하는데 걸린 반사광 수신시간과 반사광을 수신할 때의 회전각을 이용하여 전방 물체와의 거리 및 전방 물체의 표면 형상을 인식하도록 구성되는데, 이 경우 상기 회전 광학모듈 각각의 반사광 수신시간에 포함된 측정 오차(즉, 클럭 대역폭과 수광부 대역폭의 차이에 따른 오차)가 서로 상쇄됨으로써 고가의 ADC를 별도로 구비하지 않더라도 통상의 클럭 타이머와 연산회로만으로도 상당히 정확한 거리정보와 표면 형상정보를 획득할 수 있는 장점이 있다.As described above, the object recognizing apparatus using the laser scanner having the ghost recognition function according to the present invention is characterized in that each of the two rotation optical modules has a reflection light reception time taken to receive the reflected light after the laser light is transmitted, In this case, the measurement error included in the reflected light reception time of each of the rotation optical modules (i.e., the difference between the clock bandwidth and the light receiver bandwidth) Errors) are offset from each other, so that it is possible to obtain fairly accurate distance information and surface shape information by using only a normal clock timer and an arithmetic circuit, even if an expensive ADC is not separately provided.

또한, 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 상기 제어부가 제1,2회전 광학모듈 중 제1회전 광학모듈의 제2시점의 갯수가 제2회전 광학모듈의 제2시점의 갯수보다 적은 경우 제1회전 광학모듈의 제2시점 중 어느 하나의 회전각에 복수의 물체가 존재하는 것으로 판단하고, 제1,2회전 광학모듈의 회전각, 상기 제1,2회전 광학모듈 각각에서 측정한 전방 물체와의 거리 등을 이용하여 고스트 물체의 갯수와 위치를 산출하는 방식으로 구성되기 때문에 복수 물체를 인식함에 있어서 고스트 물체의 미인식 오류를 방지할 수 있는 장점이 있다.In the object recognition apparatus using the laser scanner having the ghost recognition function according to the present invention, the control unit controls the number of the second viewpoints of the first and second rotating optical modules, When the number of the first and second rotating optical modules is smaller than the number of the two viewpoints, it is determined that a plurality of objects exist at any one of the second angles of the first rotating optical module, Since the number and position of the ghost objects are calculated using distances to the front objects measured by the respective optical modules, it is possible to prevent errors in recognition of ghost objects in recognizing a plurality of objects.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 적용되는 레이저 스캐너의 동작구성을 설명하기 위한 도면,
도2a와 도2b는 각각 도1에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 의해 전방 물체와의 거리 및 전방 물체의 표면 형상을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도3a와 도3b는 각각 도1에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에서 고스트 객체를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the operation of a laser scanner applied to an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a method of recognizing a distance to a forward object and a surface shape of a forward object by an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function according to FIG.
3A and 3B are views for explaining a method of recognizing a ghost object in an object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function according to FIG.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 적용되는 레이저 스캐너의 동작구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2a와 도2b는 도1에 따른 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치에 의해 전방 물체와의 거리 및 전방 물체의 표면 형상을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도3a와 도3b는 각각 도1에 따른 물체 인식장치를 이용하여 고스트 객체를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining an operational configuration of a laser scanner applied to an object recognition apparatus using a laser scanner according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2a and 2b are views for explaining an operation of an object recognition apparatus using a laser scanner FIGS. 3A and 3B illustrate a method of recognizing a ghost object using the object recognition apparatus according to FIG. 1. FIGS. 3A and 3B illustrate a method of recognizing a distance to a forward object and a surface shape of a forward object according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 회전축과 직교하는 광 평면이 형성되도록 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 레이저광을 송신하고, 상기 광 평면상의 물체로부터 반사된 반사광을 수신하는 두 개의 회전 광학모듈을 포함하는 레이저 스캐너부, 상기 각각의 회전 광학모듈이 레이저광을 송신한 제1시점과 반사광을 수신한 제2시점까지의 시간을 측정하는 시간측정부, 상기 각각의 회전 광학모듈에 대하여 미리 정해진 초기 위치를 기준으로 상기 제2시점에서의 회전각을 연산하는 회전각 연산부, 및 상기 시간측정부에서 측정된 시간과 상기 회전각 연산부에서 연산된 회전각을 이용하여 상기 레이저 스캐너부와 물체 사이의 거리와 상기 물체의 표면 형상 중 적어도 어느 하나를 인식하는 제어부를 포함하여 구성된다.An object recognition apparatus using a laser scanner having a ghost recognition function according to the present invention transmits laser light while rotating around the rotation axis so that an optical plane orthogonal to the rotation axis is formed and reflects light reflected from an object on the optical plane A time measuring unit for measuring a time from a first point of time when the rotating optical module transmits the laser light to a second point of time when the reflected light is received, A rotation angle calculator for calculating a rotation angle at the second time point based on a predetermined initial position with respect to the rotary optical module; and a rotation angle calculator for calculating a rotation angle using the rotation angle calculated by the rotation angle calculator, A control unit for recognizing at least one of a distance between the laser scanner unit and the object and a surface shape of the object .

이때, 상기 두 개의 회전 광학모듈은 일정 거리만큼 서로 이격되어 설치되고, 각각의 회전 광학모듈은 가시광선 또는 적외선 영역의 레이저광을 송신하는 발광모듈, 상기 발광모듈에서 송신되는 레이저광을 미리 정해진 제1방향으로 굴절시키는 회전거울, 상기 회전거울에서 반사된 광이 회전축에 직교하는 방향의 광 평면을 형성할 수 있도록 상기 회전축을 중심으로 회전거울을 회전시키는 구동모터, 상기 광평면상에 존재하는 물체로부터 반사된 반사광을 미리 정해진 제2방향으로 굴절시키는 반사렌즈, 및 상기 반사렌즈에서 굴절된 반사광을 수신하는 수광모듈을 포함하여 구성된다.In this case, the two rotation optical modules are spaced apart from each other by a predetermined distance, and each of the rotation optical modules includes a light emitting module for transmitting laser light in a visible light or an infrared light region, A driving motor for rotating the rotating mirror about the rotating shaft so as to form an optical plane in a direction perpendicular to the rotating shaft, A reflecting lens for reflecting the reflected light in a predetermined second direction, and a light receiving module for receiving the reflected light refracted by the reflecting lens.

또한, 필요에 따라서는 상기 수광모듈과 반사렌즈 사이에는 반사광을 상기 수광모듈로 집중시키기 위한 집광렌즈를 더 설치하여 수광모듈의 수광효율을 더욱 향상시키도록 구성될 수도 있다.Further, a light collecting lens may be further provided between the light receiving module and the reflecting lens so as to focus reflected light on the light receiving module, if necessary, to further improve the light receiving efficiency of the light receiving module.

또한, 상기 발광모듈은 미리 정해진 짧은 대역폭을 가지는 펄스 형태의 레이저광을 송신하도록 구성될 수 있으며, 상기 시간측정부는 발진자 등에 의하여 펄스 신호를 발생시키는 통상의 클럭 타이머를 이용하여 바람직하게 구성될 수 있다.In addition, the light emitting module may be configured to transmit a pulse-shaped laser beam having a predetermined short bandwidth, and the time measuring unit may be preferably configured using a conventional clock timer that generates a pulse signal by an oscillator or the like .

이 경우, 종래의 라이다 시스템에 사용되는 레이저 스캐너는 상기 레이저광의 펄스 대역폭이 클럭 타이머의 펄스 대역폭보다 짧기 때문에 상기 대역폭의 차이에 따른 반사광 수신시간의 측정오차가 발생되기 때문에, 이를 해결하기 위한 수신 신호의 샘플링 시간이 매우 짧은 고가의 ADC를 사용하게 된다.In this case, in the laser scanner used in the conventional ladder system, since the pulse bandwidth of the laser light is shorter than the pulse width of the clock timer, a measurement error of reflected light reception time is generated according to the difference of the bandwidth, An expensive ADC having a very short signal sampling time is used.

그러나, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 각각의 회전 광학모듈이 반사광을 수신한 시간정보에 앞서 설명한 대역폭의 차이에 따른 오차가 모두 포함되어 있기 때문에, 이들 오차가 포함된 시간을 이용하여 물체와의 거리를 연산할 경우 상기 오차들이 서로 상쇄됨으로써 고가의 ADC를 사용하지 않더라도 통상의 클럭 타이머와 연산회로만으로도 매우 정확한 수준의 거리측정 및 물체의 표면형상 인식이 가능해지는 장점을 가지게 된다.However, in the object recognition apparatus using the laser scanner having the ghost recognition function according to the present invention, the time information of the reflected light received by each of the rotating optical modules includes all the errors according to the difference in bandwidth described above Therefore, even if a high-priced ADC is not used, the distance between the object and the object can be measured with a normal clock timer and an operation circuit, The surface shape recognition becomes possible.

한편, 상기 회전각 연산부와 제어부는 통상의 연산회로, 로직회로, 또는 마이콤 등을 이용하여 바람직하게 구성될 수 있다.Meanwhile, the rotation angle calculation unit and the control unit can be preferably configured using a normal operation circuit, a logic circuit, a microcomputer, or the like.

다음으로, 도2a와 도2b를 이용하여 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물치 인식장치에 의한 물체와의 거리측정 및 물체의 표면형상 인식이 이루어지는 방식을 상세히 설명하기로 한다.Next, a method of measuring the distance to an object and recognizing the surface shape of the object using the laser scanner equipped with the ghost recognition function according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A and 2B .

먼저, 회전 광학모듈1(광스캐너 #1)과 회전 광학모듈2(광스캐너 #2)가 서로 거리 D만큼 이격되어 있고 각각 시계 반대방향으로 회전한다고 가정할 경우, 모터의 초기 위치(도면상에서 9시 방향)와 모터의 회전 속도를 알 수 있기 때문에 상기 회전각 연산부는 각각의 회전 광학모듈이 전방 물체를 최초로 인식할 경우 반사광을 수신한 제2시점에서의 회전각(θ11,θ21)을 연산할 수 있게 된다.First, assuming that the rotating optical module 1 (optical scanner # 1) and the rotating optical module 2 (optical scanner # 2) are spaced apart from each other by a distance D and rotate counterclockwise, the initial position of the motor And the rotation speed of the motor can be known, the rotation angle calculation unit can calculate the rotation angle ([theta] 11 , [theta] 21 ) at the second time point when the respective rotation optical modules recognize the forward object for the first time .

또한, 상기 시간측정부는 각각의 회전 광학모듈이 레이저광을 송신한 제1시점과 반사광을 수신한 상기 제2시점 까지의 시간인 반사광 수신 시간을 측정하게 되는데, 상기 제어부는 상기 측정 결과를 클럭수로 인식하게 된다.In addition, the time measuring unit measures the reflected light reception time, which is the time between the first time when each of the rotation optical modules transmits the laser light and the second time when the reflected light is received, .

또한, 상기 각각의 회전 광학모듈은 전방 물체를 최초로 인식한 때부터 전방 물체의 표면을 따라 연속적으로 인식하게 되기 때문에 상기 제2시점은 도2b의 그래프에서 나타낸 바와 같이 연속적으로 변화되는 회전각으로 나타낼 수 있으며, 이와 같이 연속적으로 나타난 제2시점에 대한 클럭수(즉, 반사광 수신 시간)의 변화량을 그래프로 나타낼 수 있다.Further, since each of the rotation optical modules continuously recognizes the front object along the surface of the forward object from the first recognition of the forward object, the second viewpoint is represented by a continuously changing rotation angle as shown in the graph of FIG. 2B , And the amount of change in the number of clocks (i.e., the reflected light reception time) for the second time point continuously displayed in this manner can be graphically displayed.

즉, 도2b에 도시한 바와 같이 회전 광학모듈1과 회전 광학모듈2의 경우 각각 제2시점이 θ11에서 θ12과 θ21에서 θ22까지의 범위로 나타나며, 상기 회전각 구간에서의 반사광 수신 시간 변화량을 클럭 타이머의 클럭수로 나타낼 수 있게 된다. That is, as shown in FIG. 2B, in the case of the rotating optical module 1 and the rotating optical module 2, the second time point is in a range of? 12 and? 21 to? 22 at? 11 , The time variation can be represented by the number of clocks of the clock timer.

이 경우, 상기 제어부는 일예로서 상기 전방 물체를 최초로 인식한 때의 회전각(θ11,θ21)과 회전 광학모듈 사이의 이격 거리를 이용하여 삼각 측량법에 의하여 레이저 스캐너부와 상기 전방 물체 사이의 거리를 계산하게 되는데, 필요에 따라서 상기 제어부는 전방 물체를 마지막으로 인식한 때의 회전각(θ12,θ22)을 이용하여 거리를 계산하거나 상기 제2시점을 나타내는 회전각 구간 중 임의 시점에서의 회전각을 이용하여 상기 전방 물체와의 거리를 연산하도록 구성될 수도 있다.In this case, for example, the control unit calculates the distance between the laser scanner unit and the front object by the triangulation method using the rotation angle (? 11 ,? 21 ) at the time when the front object is first recognized and the separation distance between the rotation optical module The controller calculates the distance using the rotation angles (? 12 ,? 22 ) at the time when the front object has been recognized last time, or calculates the distance using the rotation angle section And calculate the distance to the forward object using the rotation angle of the forward object.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 클럭수의 변화량을 그래프로 나타내면 그 프로파일이 전방 물체의 표면형상(구체적으로는 레이저 스캐너부와 대향하는 표면의 형상)에 대응되는 형상으로 나타나는 것을 알 수 있는데, 이를 이용하여 상기 제어부는 통상의 라이다 시스템과 유사하게 전방 물체와의 거리뿐만 아니라 전방 물체의 표면 형상도 인식할 수 있게 된다.Also, as described above, when the change amount of the number of clocks with respect to the rotation angle of the continuously changing second point of time is plotted, the profile of the profile changes to the surface shape of the forward object (specifically, the shape of the surface facing the laser scanner portion) It is possible to recognize not only the distance to the front object but also the front surface shape of the front object similarly to the conventional ladder system.

다만, 이 경우 동일 평면에서 레이저광이 반사되는 경우 모터의 회전속도(또는 회전 광학모듈의 회전각 변화)에 대한 클럭수 변화량 사이의 관계가 메모리 등에 미리 저장된 경우이면, 이를 이용하여 도2b의 반사광 수신 시간과 회전각 사이의 관계를 보정할 경우 전방 물체의 표면 형상과 더욱 유사한 프로파일을 얻을 수 있게 된다.However, in this case, if the relationship between the change in the number of clocks with respect to the rotation speed of the motor (or the rotation angle of the rotating optical module) when the laser light is reflected in the same plane is stored in advance in the memory or the like, When the relationship between the reception time and the rotation angle is corrected, a profile more similar to the surface shape of the forward object can be obtained.

또한, 상기 제어부는 각각의 회전 광학모듈이 반사광을 수신한 제2시점이 복수인 경우 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 상기 클럭 타이머의 클럭수 변화를 이용하여 각각의 회전 광학모듈이 동일한 물체를 인식한 회전각을 먼저 특정하고, 상기 특정된 회전각에서 인식된 물체 각각에 대하여 상기 거리와 표면 형상 중 적어도 어느 하나를 인식하도록 구성된다.In addition, the control unit may use the change in the number of clocks of the clock timer with respect to the rotation angle of the second viewpoint, which is continuously changed when a plurality of second viewpoints are received by each of the rotation optical modules, A rotation angle at which the same object is recognized is first specified and at least one of the distance and the surface shape is recognized for each of the objects recognized at the specified rotation angle.

즉, 상기 레이저 스캐너부의 전방에 복수의 물체가 존재하는 경우 앞서 설명한 바와 같이 회전각이 연속적으로 변화되는 구간으로 나타나는 상기 제2시점은 회전 광학모듈마다 복수 개 나타나게 된다.That is, when a plurality of objects exist in front of the laser scanner unit, as described above, a plurality of the second viewpoint appearing as a section in which the rotation angle continuously changes is displayed for each rotating optical module.

이 경우, 상기 제어부는 각각의 회전 광학모듈에 대하여 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 클럭수의 변화량 그래프의 프로파일을 서로 비교하여 상기 프로파일 형상이 서로 대응되는 제2시점의 회전각을 회전 광학모듈1,2가 동일한 물체를 인식한 회전각(즉, 제2시점)으로 측정하고, 상기 특정된 회전각에서 인식된 물체 각각에 대하여 앞서 설명한 방식으로 거리와 표면 형상을 측정하게 된다.In this case, the control unit compares the profiles of the graphs of the variation in the number of clocks with respect to the rotation angle of the second viewpoint continuously changing with respect to each of the rotation optical modules, and determines the rotation angle of the second viewpoint The rotation optical module 1 or 2 measures the rotation angle at which the same object is recognized (that is, the second point of time), and the distance and the surface shape are measured for each of the objects recognized at the specified rotation angle in the manner described above.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 고가의 ADC를 별도로 구비하지 않더라도 두 개의 회전 광학모듈 각각의 반사광 수신시간과 반사광을 수신할 때의 회전각을 이용하여 통상의 클럭 타이머와 연산회로만으로도 전방 물체에 대해 상당히 정확한 수준의 거리정보와 표면 형상정보를 획득할 수 있는 장점이 있으며, 이는 전방 차량과의 거리, 충돌 가능성 등을 인식하는 차량용 라이다 시스템이나 광학계를 이용한 터치패널(또는 터치센서) 등에 적용될 수 있다.The object recognizing apparatus using the laser scanner having the ghost recognition function according to the present invention configured as described above can detect the reflected light reception time of each of the two rotation optical modules and the rotation It is advantageous to acquire the distance information and the surface shape information of a precise level with respect to the forward object only by using the normal clock timer and the arithmetic circuit by using the angles, Or a touch panel (or a touch sensor) using an optical system.

또한, 본 발명에 따른 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 제1,2회전 광학모듈의 회전각, 상기 제1,2회전 광학모듈 각각에서 측정한 전방 물체와의 거리 등을 이용하여 고스트 물체의 갯수와 위치를 산출할 수 있는데, 이하에서는 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.In addition, the object recognition apparatus using the laser scanner having the ghost recognition function according to the present invention can measure the rotation angle of the first and second rotating optical modules, the distance between the first and second rotating optical modules, The number and position of the ghost objects can be calculated. Hereinafter, the details will be described.

먼저, 도3a에 도시한 바와 같이 2개의 전방 물체가 존재하는 경우 회전 광학모듈2에서는 2개의 물체(객체1,객체2)를 모두 인식할 수 있음에 반하여, 회전 광학모듈1은 상기 물체를 인식하게 되는 회전각에서 객체2가 객체1에 가려지기 때문에 1개의 물체(즉, 객체1)만 인식하게 된다.First, as shown in FIG. 3A, when there are two forward objects, the rotating optical module 2 can recognize two objects (object 1 and object 2) in the rotating optical module 2, (Object 1) because the object 2 is covered by the object 1 at the rotation angle at which the object 2 is rotated.

이 경우, 상기 회전각과 반사광 수신시간 사이의 관계 그래프는 도3b에 도시한 바와 같이 나타나는데, 이 경우 회전 광학모듈1은 반사광을 수신한 제2시점의 갯수가 1개이고 회전 광학모듈2는 반사광을 수신한 제2시점의 갯수가 2개인 것으로 나타난다.In this case, a graph of a relationship between the rotation angle and the reflected light reception time appears as shown in FIG. 3B. In this case, the number of the second time points at which the reflected light is received is one in the rotating optical module 1 and the rotating optical module 2 receives And the number of the second viewpoint is two.

상기와 같은 경우에 있어서, 상기 제어부는 제2시점의 갯수가 적은 회전 광학모듈1의 회전각에서 복수의 물체가 배열된 것으로 판단하고, 후술하는 방식으로 가려진 물체(즉, 고스트 물체)의 갯수와 위치를 연산하여 결정하게 된다.In such a case, the controller determines that a plurality of objects are arranged at the rotation angle of the rotating optical module 1 having a small number of the second viewpoints, and determines the number of objects (i.e., ghost objects) The position is calculated and determined.

일예로서, 도3a와 같은 경우 회전 광학모듈1의 회전각과 회전 광학모듈2의 2개의 회전각이 만나는 지점 중 거리가 먼 지점에 고스트 객체가 존재하는 것으로 판단하며, 이 경우 상기 고스트의 위치는 앞서 설명한 바와 같이 회전각과 외전 광학모듈 사이의 거리를 이용한 삼각측량법에 의하여 산술적으로 연산되어 진다.3A, it is determined that a ghost object is present at a distance from a point at which the rotational angle of the rotating optical module 1 and the two rotational angles of the rotating optical module 2 meet. In this case, And is arithmetically operated by triangulation method using the rotation angle and the distance between the abiotic optical module as described above.

한편, 제2시점의 갯수가 적은 회전 광학모듈1의 제2시점의 갯수가 복수인 경우이면 어느 제2시점에 해당되는 회전각에서 고스트 객체가 존재하는지 여부를 결정해야 하는데, 이 경우 상기 제어부는 회전 광학모듈1,2의 회전각, 상기 회전 광학모듈1,2 각각에서 측정한 전방 물체와의 거리, 앞서 설명한 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 클럭수의 변화량 그래프의 프로파일 등을 이용하게 된다.On the other hand, if the number of the second viewpoints of the rotating optical module 1 having a small number of second viewpoints is plural, it is determined whether there is a ghost object at a rotation angle corresponding to the second viewpoint. In this case, The rotation angle of the rotating optical modules 1 and 2, the distance from the forward object measured by each of the rotating optical modules 1 and 2, the profile of the variation graph of the number of clocks with respect to the rotation angle of the continuously varying second viewpoint, .

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치는 제어부의 간단한 논리 연산에 의하여 고스트 물체의 갯수와 위치를 산출함으로써 복수 물체를 인식함에 있어서 고스트 물체의 미인식 오류를 방지할 수 있게 된다.According to the above configuration, the object recognition apparatus using the laser scanner according to the present invention calculates the number and position of the ghost object by simple logic operation of the control unit, thereby preventing unrecognizable errors of the ghost object in recognizing a plurality of objects .

Claims (2)

회전축과 직교하는 광 평면이 형성되도록 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 레이저광을 송신하고, 상기 광 평면상의 물체로부터 반사된 반사광을 수신하는 두 개의 회전 광학모듈을 포함하는 레이저 스캐너부;
상기 각각의 회전 광학모듈이 레이저광을 송신한 제1시점과 반사광을 수신한 제2시점까지의 시간을 측정하는 시간측정부;
상기 각각의 회전 광학모듈에 대하여 미리 정해진 초기 위치를 기준으로 상기 제2시점에서의 회전각을 연산하는 회전각 연산부; 및
상기 시간측정부에서 측정된 시간과 상기 회전각 연산부에서 연산된 회전각을 이용하여 상기 레이저 스캐너부와 물체 사이의 거리와 상기 물체의 표면 형상 중 적어도 어느 하나를 인식하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 두 개의 회전 광학모듈 중 어느 하나인 제1회전 광학모듈과 다른 하나인 제2회전 광학모듈에서 반사광을 수신한 상기 제2시점의 갯수가 다른 경우 제2시점의 갯수가 적은 제1회전 광학모듈의 제2시점 중 어느 하나의 회전각에 복수의 물체가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치.A laser scanner part including two rotating optical modules for transmitting laser light while rotating around the rotation axis so as to form an optical plane orthogonal to the rotation axis and receiving reflected light reflected from an object on the optical plane;
A time measuring unit for measuring a time from a first time when each of the rotation optical modules transmits the laser light and a second time when the reflected light is received;
A rotation angle calculator for calculating a rotation angle at the second time point based on a predetermined initial position for each of the rotation optical modules; And
And a controller for recognizing at least one of a distance between the laser scanner unit and the object and a surface shape of the object using the time measured by the time measuring unit and the rotation angle calculated by the rotation angle calculator,
When the number of the second views received by the second rotation optical module is different from that of the first rotation optical module which is one of the two rotation optical modules, And determines that a plurality of objects exist at any one of the second angles of the optical module. 제1항에 있어서,
상기 시간측정부는 클럭 타이머이고,
상기 제어부는 연속적으로 변화되는 제2시점의 회전각에 대한 상기 클럭 타이머의 클럭수 변화를 이용하여 상기 물체의 표면 형상을 인식하는 것을 특징으로 하는 고스트 인식 기능을 구비한 레이저 스캐너를 이용한 물체 인식장치.The method according to claim 1,
Wherein the time measuring unit is a clock timer,
Wherein the control unit recognizes the surface shape of the object by using a change in the number of clocks of the clock timer with respect to the rotation angle of the continuously changing second viewpoint. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113678022A (en) * 2019-04-08 2021-11-19 大陆汽车系统公司 Ghost object identification for automotive radar tracking

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