KR20180107522A - 무선 회전 레이저 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사물의 위치를 측정하는 레이저 센서로 360도 회전하며 거리를 측정할 수 있도록 레이저 측정부, 무선전력송신부와 무선전력수신부, 무선통신부, 회전구동부로 구성하여 레이저 센서 상단부를 일정한 속도로 회전시키는 동시에 무선으로 전력을 송수신하고, 무선으로 통신을 하여 전기 배선 없이 360도 거리측정과 무선통신이 가능한 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서이다.

Description

무선 회전 레이저 센서 { Wireless rotation laser sensor }

본 발명의 기술분야는 무선통신과 무선전력송신, 레이저 거리측정 센서에 관하는 것이다.

본 발명의 배경 기술은 근거리 자기유도 무선전력송신 기술과 적외선 레이저펄스로 비행시간 거리측정 방식(TOF, Time of Flight)으로 거리를 측정하는 레이저 거리측정 기술이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저 거리측정 센서로 2차원, 3차원 거리를 측정하기 위하여 레이저 빔을 회전시키거나, 이동시키기 위하여 회전 거울을 사용하거나, 모터를 사용하여 레이저 송수신부를 회전시킬 때 거울의 오염 등의 광학계에 문제가 생길 수 있고, 구조의 복잡성으로 제조와 내구성에 문제가 생기는 것을 해결하는 것이다.

특히, 자동차의 안전, 자율주행 등을 위한 기술에서 주행하는 차량 주변에 근접하는 자동차, 사람, 장애물들을 빠르게 인식하기 위하여 레이저 측정 센서를 회전시켜 빠르게 감지할 수 있고, 복수의 레이저 센서로 구성하여 동시에 가까운 지점과 먼 지점을 동시에 인식시키는 것이다.

본 발명의 과제 해결 수단은 레이저 측정부와 무선통신부, 무선전력수신부를 센서 상단부로 구성하고, 센서 하단부에 회전 구동부, 무선전력송신부를 구성하여 무선으로 전력을 송신하고, 무선으로 레이저 측정부와 무선 통신부에 필요한 전기를 무선전력수신부가 얻어 360도 회전하며 거리를 측정하고 무선으로 측정 데이터를 송신할 수 있다.

본 발명의 효과는 2D, 3D 레이저 거리측정 센서에서 회전 거울 등 복잡한 광학계가 필요 없어 단순한 구조, 빠른 속도로 360도 회전하며 거리를 측정할 수 있는 레이저 센서를 제공하는데 있다. 또, 회전체와 고정체가 전기적 배선 제약이 없어서 고장이 없고, 복수의 레이저 측정부를 구성하여 여러 지점을 동시에 측정할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 레이저 센서 구성도와 사시도
도 2는 본 발명의 레이저 센서 상단부
도 3은 본 발명의 레이저 센서 하단부

본 발명은 레이저 거리 측정 센서로 레이저 측정부, 무선통신부, 무선전력수신부, 회전 구동부, 무선전력송신부로 구성된다.

도 1에서, 본 발명은 회전하는 레이저센서 상단부(10)와 회전하지 않는 레이저센서 하단부(11)로 나눌 수 있고, 레이저센서 상단부에는 레이저 측정부(12), 무선통신부,무선전력수신부가 구성된다.

레이저 측정부는 적외선 펄스를 투사하는 레이저 다이오드와, 적외선 펄스 일부를 되돌려 시작 시간을 검출하는 포토다이오드, 측정하는 물체 또는 벽면에 반사되는 되돌아 오는 적외선의 시간을 검출하는 포토다이오드, 빛이 이동 시간을 연산하는 TDC(Time-to-Digital Converters) IC로 구성된다. 레이저 측정부는 빛의 이동시간을 연산하여 거리를 측정하게 되고 고속으로 빠르게 감지할 수 있다.

도 2에서, 상기 레이저 측정부(12)에서 측정한 거리값은 실시간으로 무선통신부(21)를 통하여 무선으로 송신할 수 있다. 무선통신부는 WiFi, Bluetooth, NFC 등 다양한 방법으로 구성하여 전송할 수 있다.

무선전력수신부(20)는 코일과 코일에 유도된 전기를 레이저 측정부와 무선통신부에 사용할 직류 전원으로 변환하게 된다. 무선전력수신부는 자기유도, 자기공명 등 근접하여 전력을 무선으로 송신하는 방식으로 필요한 전기를 얻는 것이다.

도 3에서, 회전 구동부(30)는 BLDC 모터, DC 모터 등으로 구성하여 레이저 센서 상단부를 일정 속도로 회전시키게 된다.

레이저 센서 상단부가 일정 속도로 회전하게 될 경우 레이저 측정부는 회전하며 거리 값을 측정하게 되고, 2D, 3D 측정이 가능하게 된다.

무선전력송신부(31)는 자기유도 코일과 이를 구동하는 회로로 구성되고, 레이저 센서 상단부의 무선전력수신부에 전기가 생길 수 있도록 자기 유도를 하게 된다.

레이저센서 상단부의 무선통신부에서 송출하는 무선 신호를 송수신할 수 있는 유무선송수신부(32)를 레이저센서 하단부에 구성하여 근거리에서 무선 데이터를 수신하여 유무선으로 재전송할 수 있다. 고속으로 회전하며 데이터를 무선으로 송수신하더라도 근접하여 통신하기 때문에 통신 에러 등이 없게 된다.

도 3에서, 무선전력송신부(31)는 레이저센서 상단부가 동작중에는 회전하기 때문에 영구자석으로 구성하여도 자력의 변화로 무선전력수신부에서 필요한 전기를 얻을 수 있게 된다.

도 3에서 회전구동부(30)부에는 홀센서 등을 구성하여 레이저센서 상단부의 회전 속도, 위치, 각도를 알 수 있게 된다. 레이저 측정부의 실시간 데이터와 회전구동부의 위치 정보를 결합하여 2D, 3D 위치 정보를 파악할 수 있게 된다.

회전구동부의 모터로는 DC모터, BLDC모터 등 다양한 종류의 모터를 사용할 수 있다. 특히, BLDC 모터는 회전 소음이 없고, 빠르고, 장기간 안정적으로 레이저센서 상단부를 회전 시킬 수 있다.

도 1에서 레이저 측정부(12)의 레이저는 적외선 레이저 펄스 뿐만 아니라 가시광선 레이저도 사용할 수 있다.

도 1에서 레이저 센서 상단부의 레이저 측정부는 복수로 구성할 경우 측정 방향, 각도 등을 달리할 경우 회전하면서 다른 지점을 동시에 측정하여 데이터를 얻을 수 있다.

10: 레이저센서 상단부, 11: 레이저센서 하단부, 12: 레이저 측정부, 20: 무선전력수신부, 21: 무선통신부, 30: 회전구동부, 31: 무선전력송신부, 32: 유무선송수신부

Claims (7)

1. 주변 사물의 위치를 측정하는 레이저 센서에서,
   적외선 레이저를 투사하여 반사되는 적외선의 이동 시간을 측정하여 거리를 계산하는 레이저 측정부;
   상기 레이저 측정부의 측정값을 무선으로 송수신할수있는 무선통신부;
   상기 레이저측정부와 무선통신부에 전력을 공급할수있는 발전 코일로 구성되는 무선전력수신부;를 구성하여 회전하며 거리를 측정할수있는 레이저센서 상단부로 구성하고,
   상기 레이저측정부, 무선통신부, 무선전력수신부로 구성되는 레이저센서 상단부를 전기 모터로 일정 속도로 회전시킬 수 있는 회전 구동부;
   상기 회전하는 무선전력수신부에 근접하여 전기를 무선송신할수있는 자기유도코일로 구성되는 무선전력송신부;로 레이저센서 하단부를 구성하여 전기 배선 없이 360도 거리측정과 무선통신이 가능한 것을 특징으로하는 무선 회전 레이저 센서
2. 제1항에서 무선통신부와 송수신할 수 있는 유무선송수신부;를 레이저센서 하단부에 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서
3. 제1항에서 무선전력송신부의 자기유도코일은 영구자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서
4. 제1항에서 회전 구동부는 레이저센서 상단부의 회전 속도, 위치, 각도를 알 수 있는 홀센서가 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서
5. 제1항에서 회전 구동부는 BLDC 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서
6. 제1항에서 레이저 측정부는 가시광선 레이저로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서
7. 제1항에서 레이저 측정부는 복수로 구성하여 여러 지점을 동시에 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 무선 회전 레이저 센서

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