KR20200057986A - 라이다 스캐닝 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동수단에 장착되어 이동수단 주변의 지형지물에 대한 정보를 수집하여 이동수단의 자율주행 및 안전 주행을 안내할 수 있는 라이다 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학적 수단을 사용하여 주면 지형지물에 대한 거리와 형태 정보를 획득함은 물론 사용자의 선택에 따라 작동이 가능한 라이다 스캐닝 장치에 관한 것이다.

Description

라이다 스캐닝 장치 {Lidar scanning device}
본 발명은 이동수단에 장착되어 이동수단 주변의 지형지물에 대한 정보를 수집하여 이동수단의 자율주행 및 안전 주행을 안내할 수 있는 라이다 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학적 수단을 사용하여 주면 지형지물에 대한 거리와 형태 정보를 획득함은 물론 사용자의 선택에 따라 작동이 가능한 라이다 스캐닝 장치에 관한 것이다.
일반적으로 라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 빛을 이용하여 대상물을 검출하고 대상물까지의 거리를 측정하는 것을 말하며, 현재 무인차량이 자율주행하는 경우 거리측정센서(range measurement sensor)로 주로 이용되고 있다. 무인차량의 자율주행에 이용되는 라이다 센서는 차량이 이동하는 동안 주변의 관심거리 영역에 해당하는 지형과 장애물 표면정보를 실시간으로 스캔하여 수집한다.
이와 같은 라이다는 기능에 있어서 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이다와 달리 빛을 이용한다는 차이가 있으며, 이러한 점에서 '영상 레이더'라고 칭해지기도 한다. 빛과 마이크로파 간의 도플러 효과 차이로 인하여, 라이다는 레이더에 비하여 방위 분해능, 거리 분해능 등이 우수하다는 특징을 가진다.
이와 같은 특징으로 인해 최근에는 장애물 탐지, 지형 모델링, 대상물까지의 위치 획득 기능을 수행하는 지상 라이다, 대기중의 입자에 의해 후방 산란되는 펄스를 지상 관측소에서 수신하는 항공 라이다로 구분하여 활발한 연구가 진행되고 있다.
그 중 지상 라이다는 통상적으로, 레이저 펄스를 방출하는 송신광학계, 외부의 객체의 의해 반사되는 반사광을 수신하는 수신광학계, 상기 객체의 위치를 결정하는 분석부로 구성된다. 여기서 분석부는 반사광에 대하여 송수신에 소요된 시간을 결정하여 반사된 객체까지의 거리를 계산하고, 특히 각 방향으로부터 수신되는 반사광에 대하여 거리를 계산함으로써 화각(FOV: Field of View)에 상응한 영상 내에서 거리맵을 작성할 수도 있다.
그런데, 종래의 지상 라이다 장치는 화각에 상응하게 빔 폭이 넓은 레이저를 방출하고 화각 내의 모든 방향으로부터 동시에 반사광을 획득하여 반사체와의 거리를 획득하기 때문에, 출력이 매우 높은 레이저 모듈을 필요로 하며 따라서 매우 가격이 비싸다는 문제점이 있다. 또한, 출력이 높은 레이저 모듈은 크기가 크고, 라이다 장치의 전체적인 크기를 키우는 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 라이다 장치의 크기를 소형화함은 물론 라이다 장치가 외부에 부착되어 있기 때문에 외부에서 라이다 장치에 부착되는 이물질 등으로 인한 오작동을 방지할 수 있으며, 사용자의 선택에 따라 스캐닝을 수행할 수 있도록 ON/OFF가 이루어질 수 있는 라이다 장치의 개발이 필요한 실정이다.
1. 등록특허공보 제10-1785254호 '전방향 라이다 장치' (출원일자 2015.03.23) 2. 등록특허공보 제10-880593호 '무인차량의 자율주행을 위한 라이다센서 장치' (출원일자 2016.05.03)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이동수단의 전방에 고정 설치하여 외부 환경 조건에 의한 이동수단의 움직임에 따라 지속적으로 주변 지형지물의 거리와 형태를 측정하여 데이터 왜곡 현상을 방지하여 정확성이 향상된 라이다 스캐닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 선택에 따라 스캐닝을 수행할 수 있도록 ON/OFF가 이루어질 수 있으며, 외부에 설치된 라이다 센서의 오작동을 방지할 수 있는 라이다 스캐닝 장치를 제공한다.
본 발명의 라이다 스캐닝 장치는 내부에 수용공간이 형성되는 센서하우징(100); 상기 센서하우징(100) 내부에 위치하며 레이저광을 기 설정된 방향으로 방출 및 검출하여 주변 대상물체의 이격된 거리, 주변 대상물체의 형태를 판별하는 스캐닝부(210)를 포함하는 센싱부(200); 외부 신호를 입력받아 상기 센싱부(200)를 ON/OFF 시키는 제어부(300);를 포함하되, 상기 센서하우징(100)에 구비되고, 상기 외부 신호가 제어부(300)측으로 전달되었을 때 상기 제어부(300)의 명령에 따라 상기 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)를 상하이동시키는 승하강수단(400);이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스캐닝부(210)는 대상물을 스캔하기 위한 방출광을 방출하는 광송출부(211); 상기 방출광의 경로상에 회전가능하도록 설치되어 상기 방출광을 일측방향으로 반사시키는 MEMS(micro electro mechanical systems) 미러인 회전미러(212); 상기 회전미러(212)로부터 방출광을 전달받아 상기 대상물체로 반사시키고, 상기 대상물체에 반사되어 귀환하는 검출광을 일측으로 반사하는 상부미러(213); 상기 상부미러(213)에서 반사된 검출광을 검출하는 광검출부(214);를 포함하되, 상기 상부미러(213)는 상기 방출광을 반사하는 상부미러(213)의 일측면이 하방향으로 돌출되어 상기 방출광을 하방향으로 경사를 이루며 반사시키는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 상기 승하강수단(400)은 상기 센싱부(200)의 외측면에 상하방향으로 형성되는 제1 기어(410); 상기 제1 기어(410)와 맞물리며 외력에 의해 회전하는 제2 기어(420); 상기 제2 기어(420)가 회전하면서 상기 센싱부(200)를 상하방향으로 슬라이딩시키도록 상기 제2 기어(420)를 회전시키는 구동모터(430);를 포함하며, 상기 센서하우징(100)의 내측에 장착되며 상하방향으로 세워지는 레일(510); 상기 레일(510)에 안내되며 상기 센싱부(200)의 측면에 돌출되되, 상기 센싱부(200)의 상하이동을 안내하도록 상기 레일(510)에 안착되는 슬라이딩부(520);가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승하강수단(400)은 외부로부터 전력을 인가받아 회전력을 제공하는 구동모터(440); 소정의 길이로 연장형성되어 일측이 상기 구동모터(440)와 연결되어 회전하되, 중앙을 기준으로 서로 다른 방향을 가진 나사산이 각각 형성되는 회전봉(450); 상기 회전봉(450)의 각각의 나사산에 장착되며, 상기 회전봉(450)의 회전 방향에 따라 상호간의 거리가 변동되는 한쌍의 이동몸체(460); 일측단이 각각의 상기 이동몸체(460)에 연결되며, 상기 이동몸체(460)의 이동에 따라 타측단의 높이가 변경되도록 힌지축(471)에 의해 고정되어 교차되는 한쌍의 링크로드(470); 상기 링크로드(470)의 타측단에 장착된 슬라이딩롤러(481)가 수평방향으로 슬라이딩되면서 상기 센싱부(200)를 상하방항으로 이동시키는 지지부(480);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승하강수단(400)은 일측이 상기 센싱부(200)에 연결되는 견인로드(491)와 상기 견인로드(491)를 유압 또는 공압으로 이동시키는 실린더부(492)인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 상기 센서하우징(100)은 상단이 개방된 제1 하우징(110); 상기 센싱부(200)가 관통하도록 상하측이 개방되고, 상기 제1 하우징(110)의 측면에 안내되어 상하방향으로 슬라이딩되는 제2 하우징(120);을 포함하되, 상기 제2 하우징(120)에는 상기 승하강수단(400)이 연결되어 상기 제2 하우징(120)을 상하이동 시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 센서하우징(100)의 내측면에는 상기 센싱부(200)의 외측면과 접촉되는 세척부(600)가 더 구비되어 상기 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)가 상하이동되면서 상기 센싱부(200)의 외측면에 부착된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 센싱부가 상하방향으로 이동할 수 있도록 제작되면서 사용자의 선택에 따라 ON/OFF될 수 있으며, 센싱부에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 세척부가 더 구비되어 센싱부의 오작동을 방지하면서 스캐닝부의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 고속으로 회전하는 미러로 인해 화각내의 모든 방향에 레이저를 조사하여 이동수단의 주변 지형지물과의 거리, 형태 등의 데이터를 신속하게 수집할 수 있으며, 이동수단의 움직임에 따라 지속적으로 주변 지형지물의 거리와 형태를 측정하여 데이터 왜곡 현상을 방지함은 물론 레이저 광의 폭이 감소됨에 따라 스캐닝 방향으로 출사되는 레이저 광의 출력을 향상시켜 정밀한 거리측정, 측정할 수 있는 범위 향상 및 장애물의 형상 파악이 가능해질 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명의 라이다 스캐닝 장치의 사용상태 및 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 스캐닝부의 내부 구성의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 3 은 본 발명의 스캐닝부의 내부 구성의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 4 는 본 발명의 승하강수단의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명의 승하강수단의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명의 승하강수단의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 7 은 본 발명의 승하강수단의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 8 은 본 발명의 승하강수단 및 센서하우징의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 9 는 본 발명의 승하강수단 및 센서하우징의 실시예를 나타낸 단면도.
도 10 은 본 발명의 승하강수단 및 센서하우징의 실시예를 나타낸 단면도.
도 11 은 본 발명의 승하강수단 및 센서하우징의 실시예를 나타낸 단면도.
도 12 는 본 발명의 센서하우징 개폐의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 13 은 본 발명의 센서하우징 일실시예의 작동 상태를 나타낸 사시도.
도 14 는 본 발명의 센서하우징 일실시예의 작동 상태를 나타낸 사시도.
도 15 는 본 발명의 라이다 스캐닝 장치의 일실시예를 나타낸 사시도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 라이다 스캐닝 장치의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 을 참조하면 본 발명의 라이다 스캐닝 장치는 이동수단에 장착되어 이동수단 주변 사물을 식별하고 주변 사물과의 거리 등을 측정함으로써 사고발생 원인을 미리 감지하여 운전자에게 인식시켜줄 수 있고, 이동수단 주변 환경 정보를 제공하여 운전자의 운행을 보조해주는 동작을 수행하는 장치에 해당한다.
본 발명의 라이다 스캐닝 장치는 고정된 물체나 공간에 설치되어 방범용으로도 사용할 수 있고, 빛 또는 레이저를 사용하여 주변 사물로부터 반사된 뒤 내장된 센서로 돌아오는 시간을 측정하여 거리 및 사물의 형상을 인식하는 장치로써, 이하 세부 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 1 을 참조하면 본 발명은 센서하우징(100), 센싱부(200), 제어부(300) 및 승하강수단(400)을 포함한다.
센서하우징(100)은 내부에 수용공간이 형성되는 소정의 폭을 갖는 원통형상으로써, 상단이 개방된 형상을 갖는다. 센서하우징(100)의 형상은 원통형상이 바람직하나, 사용자의 설계변경에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
센싱부(200)는 센서하우징(100)의 내측 직경보다 작은 직경으로 형성되어 센서하우징(100)의 개방된 상단으로 삽입되며, 상하방향으로 슬라이딩 된다. 이때, 센서하우징(100)의 가장자리는 내측방향으로 일정각도 경사를 유지하도록 형성되고, 내측방향으로 소정 간격 돌출 형성되면서, 센싱부(200)가 상방향으로 인출될 때 이탈되는 현상을 방지해줄 수 있다.
도 1 내지 도 3 을 참조하면 센싱부(200)는 빛 또는 레이저광을 기 설정된 방향으로 방출 및 검출하여 주변 대상물체의 이격된 거리, 주변 대상물체의 형태를 판별하는 스캐닝부(210)를 포함한다.
스캐닝부(210)는 광송출부(211), 회전미러(212), 상부미러(213), 광검출부(214)를 포함한다. 광송출부(211)는 대상물을 스캔하기 위한 방출광(레이저광)을 방출하며, 방출광은 펄스 레이저인 것이 바람직하다. 광송출부(211)는 센싱부(200)의 내측에 구비될 수 있으며, 센싱부(200)의 외부, 센서하우징(100)의 외부에 구비되어 방출광을 전달해줄 수 있으며, 별도의 광케이블을 통해 방출광을 방출시킬 수 있다.
회전미러(212)는 방출광의 경로상에 회전가능하도록 설치되어 방출광을 일측방향으로 반사시키는 미러에 해당한다. 회전미러(212)가 회전하면서 방출광을 반사시켜 방출광의 조사 방향을 조절할 수 있다. 이때, 회전미러(212)는 MEMS(micro electro mechanical systems) 반도체 상에 미러가 설치된 MEMS 미러가 사용되는 것이 바람직한데, 이에 한정되는 것은 아니다. MEMS 미러는 등록특허공보 10-0682955호의 도면에 자세히 표시되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상부미러(213)는 회전미러(212)의 상단, 바람직하게는 센싱부(200)의 내측 상단에 구비되며, 회전미러(212)로부터 방출광 전달받아 센싱부(200)의 외측으로 방출광을 반사시킨다. 반사된 방출광은 대상물체에 반사되어 다시 상부미러(213)로 귀환하는데, 이를 검출광이라 칭한다. 검출광은 상부미러(213)로 귀환하게되며 상부미러(213)에 반사되어 일측으로 조사된다.
한편, 상부미러(213)와 회전미러(212) 사이에는 광각렌즈(215)와 필터(216)가 더 구비될 수 있다. 광각렌즈(215)는 방출광이 출사되는 각도를 확장시켜 화각을 넓혀줄 수 있고, 필터(216)는 방출광이 발생하는 파장 대역의 빛만 통과시켜서 다른 대역의 빛이 잡음으로 반사되어 유입되는 것을 방지하며, 물이나 먼지 등의 이물질 등이 센싱부(200) 내부로 유입되는 것을 차단해 주는 목적을 갖는다.
광검출부(214)는 상부미러(213)에서 반사된 검출광을 검출하는데, 이때, 광검출부(214)는 방출광이 광송출부(211)로부터 방출된 후 광검출부(211)가 검출광을 수신하는 시간을 토대로 상기 대상물까지의 거리를 연산할 수 있다.
이때, 광검출부(214)와 회전미러(212) 및 상부미러(213) 사이에는 집광렌즈(217)가 추가로 더 구비될 수 있다. 집광렌즈(217)는 상부미러(213)에서 반사된 검출광이 회전미러(212)를 통해 광검출부(214)로 반사되는데 이때, 검출광을 광검출부(214)로 집속하는 역할을 수행한다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 상부미러(213)는 방출광과 검출광을 반사시키는 일면이 하방향으로 돌출되는 형상을 갖는다. 즉 상부미러(213)는 하방향으로 돌출(꼭지점이 하방향으로 이격되는 콘형상)되며, 반사면이 경사를 이루는 원추형상으로 형성된다. 이로써, 상부미러(213)는 모든 수평방향에 대하여 동일한 반사각 특성을 가지도록 대칭적으로 가공된다. 하지만, 상부미러(213)의 다른 실시예에서는 비대칭적으로 가공되어 특정 방향을 중심으로 스캔이 되도록 할 수 있다.
도 4 를 참조하면 센서하우징(100) 또는 센싱부(200) 또는 센서하우징(100)의 외부에는 외부 신호를 입력받아 상기 센싱부(200)를 ON/OFF 시키는 제어부(300)가 더 구비된다. 상기의 외부 신호는 본 발명이 이동수단에 장착되는 경우 이동수단의 작동을 위한 신호일 수 있다.
그리고, 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)를 상하이동시키는 승하강수단(400)이 더 구비된다. 승하강수단(400)는 센서하우징(100) 내에 구비되며, 외부 신호가 제어부(300)측으로 전달되었을 때 제어부(300)의 명령에 따라 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)를 상하이동시킬 수 있다.
센서하우징(100)의 하단에는 배수홀(101)이 센서하우징(100)의 바닥을 관통하며 형성될 수 있다. 배수홀(101)을 통해 센서하우징(100) 내부로 유입되는 빗물이나, 결로 현상으로 인해 발생한 물 등이 센서하우징(100)의 외부로 배출시킬 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 12 를 참조하면 센서하우징(100)의 개방된 상단의 가장자리는 외측방향으로 경사를 이루도록 형성될 수 있다. 경사진 형상으로 인해 이물질이나 빗물 등이 센서하우징(100)의 외부로 바로 흘러내리도록 하는 효과를 제공해줄 수 있다.
그리고, 센싱부(200)의 상단은 센서하우징(100)의 상단 가장자리의 경사면과 대응되는 경사를 이루는 커버돌기(201)가 돌출 형성될 수 있다. 이는 센싱부(200)가 OFF될 때, 커버돌기(201)가 센서하우징(100)의 상단 가장자리를 덮을 수 있기 때문에 이물질 및 빗물 등이 유입되는 것을 차단해줄 수 있는 이점을 제공한다.
도 4 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 승하강수단(400)의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 발명의 승하강수단(400)은 제1 기어(410), 제2 기어(420) 및 구동모터(430)를 포함한다. 제1 기어(410)는 센싱부(200)의 외측면에 형성되며, 상하방향으로 연장되는 렉기어(Rack gear)일 수 있다. 제1 기어(410)는 센싱부(200)와 일체를 이룬다.
제2 기어(420)는 제1 기어(410)와 맞물리는 기어로 외력에 의해 회전한다. 제2 기어(420)는 피니언(Pinion) 또는 웜(Worm) 기어로 제작될 수 있다. 제2 기어(420)가 회전하면서 제1 기어(410)를 상하방향으로 이동시키고, 동시에 센싱부(200)도 제1 기어(410)와 함께 상하방향으로 슬라이딩된다.
구동모터(430)는 제2 기어(420)와 연결되어 제2 기어(420)에 회전력을 제공한다. 구동모터(430)는 외부로부터 전력을 인가받아 작동하며, 제어부(300)를 통해 ON/OFF가 제어될 수 있다.
센서하우징(100)의 내측에는 센싱부(200)의 상하이동을 안내하기 위한 레일(510)과 슬라이딩부(520)가 더 구비된다. 레일(510)은 센서하우징(100)의 내측벽면에 장착되며 상하방향, 즉 센싱부(200)의 이동방향으로 세워진다.
이때, 센싱부(200)의 일측에는 슬라이딩부(520)가 돌출 형성된다. 슬라이딩부(520)는 레일(510)을 따라 이동하도록 레일(510)에 끼워지는 돌기 형상으로 이루어질 수 있다.
[실시예 2]
도 5 및 도 6 을 참조하면 본 발명의 승하강수단(400)는 구동모터(440), 회전봉(450), 이동몸체(460), 링크로드(470) 및 지지부(480)를 포함한다. 구동모터(440)는 센서하우징(100)의 내부에 설치되며, 외부로부터 전력을 인가받아 회전력을 제공한다.
회전봉(450)은 소정의 길이로 연장형성되며, 일측이 구동모터(440)와 연결되어 회전한다. 회전봉(450)의 외측면에는 나사산이 형성되는데, 상기의 나사산은 회전봉(450)의 중앙을 기준으로 일측과 타측이 각각 다른 방향으로 경사를 이루는 나사산으로 제작될 수 있다. 즉, 한쌍의 이동몸체(460)가 회전봉(450)에 체결될 때, 한쌍의 이동몸체(460)는 회전봉(450)의 각각의 나사산에 각각 체결되며, 회전봉(450)의 회전에 따라 각각의 이동몸체(460) 상호간의 거리가 좁아지거나 넓어질 수 있다.
한편, 회전봉(450)의 양단에는 회전봉(450)의 원활한 회전을 위해 회전봉(450)을 바닥면으로부터 일정간격 이격시키기 위한 별도의 브라켓(451)이 각각 구비될 수 있다.
링크로드(470)은 일측단이 각각의 이동몸체(460)에 연결되도록 한쌍으로 이루어질 수 있으며, 한쌍의 링크로드(470)는 중앙에 형성된 힌지축(471)에 고정되어 상호 회전할 수 있다. 링크로드(470)의 일측단이 이동몸체(460)에 각각 체결되고, 이동몸체(460)의 상호간의 거리가 조절되면, 링크로트(470)의 타측단의 높이가 변경된다. 즉, 이동몸체(460) 상호간의 거리가 넓어지면 링크로드(470)의 타측단 높이는 낮아지고, 이동몸체(460) 상호간의 거리가 좁아지면 링크로드(470)의 타측단 높이가 높아진다.
지지부(480)는 링크로드(470)의 타측단에 체결되며, 상단이 센싱부(200)의 하면에 부착되어 센싱부(200)와 일체로 이동한다. 이때, 링크로드(470)의 타측단에는 회전하는 슬라이딩롤러(481)가 추가로 구성되고, 지지부(480)에 슬라이딩롤러(481)가 수평방향으로 슬라이딩되면서 슬라이딩롤러(481)와 함께 링크로드(470)가 지지부(480)를 상하방향으로 견인한다. 따라서, 지지부(480)와 일체를 이루는 센싱부(200)가 상하방향으로 이동될 수 있는 것이다.
[실시예 3]
도 7 을 참조하면 본 발명의 승하강수단(400)은 견인로드(491)와 실린더부(492)로 이루어질 수 있다. 견인로드(491)는 일측이 센싱부(200)의 외측면에 연결되어 센싱부(200)를 상하방향으로 견인한다. 실린더부(492)는 견인로드(491)의 일측과 연결되며, 견인로드(491)를 상하방향으로 이동시키는 목적을 갖는다. 실린더부(492)는 외부에서 유압 또는 공압을 전달받아 견인로드(491)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 실린더부(492)는 액츄에이터(actuator)일 수 있으며, 유압 또는 공압실린더로 제작될 수 있다.
[실시예 4]
도 8 및 도 9 를 참조하면 센서하우징(100)의 다른 실시예에 대해 상세히 설명한다.
센서하우징(100)은 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)으로 구분될 수 있다. 제1 하우징(110)은 상하방향으로 연장되는 원기둥 형상이며, 내부가 중공되고 상단이 개방된 형상을 갖는다. 이때, 제2 하우징(120)은 제1 하우징(110)의 직경보다 작거나 큰 직경을 갖는 원기둥 형상으로 이루어지되, 상하측이 개방되는 원통 형상을 갖는다. 바람직하게 제2 하우징(120)은 제1 하우징(110)의 측면에 안내되어 상하방향으로 슬라이딩될 수 있도록 제1 하우징(110)에 삽입되어 상하방향으로 슬라이딩되는 구조로 이루어진다.
그리고, 제1 하우징(110)의 상단 가장자리에는 내측방향으로 돌출되는 제1 이탈방지돌기(111)가 형성되고, 제2 하우징(120)의 하단 가장자리에는 외측방향으로 돌출되는 제2 이탈방지돌기(121)가 형성된다. 제1 및 제2 이탈방지돌기(111,121)는 제2 하우징(120)이 상방향으로 최대한 인출되었을 때 서로 접촉되면서 제2 하우징(120)이 제1 하우징(110)에서 완전히 인출되어 이탈되는 현상을 방지해줄 수 있다.
한편, 승하강수단(400)이 제2 하우징(120)에 연결되면서 제2 하우징(120)을 상하이동시킬 수 있게 된다. 승하강수단(400)은 상기 실시예 1의 제1 기어(410), 제2 기어(420) 및 구동모터(430)일 수 있으며, 실시예 3의 견인로드(491)와 실린더부(492)일 수 있으므로 상세한 설명은 상기의 설명에 준한다.
도 4 내지 도 10 을 참조하면 센서하우징(100)의 내측면에는 센싱부(200)의 외측면과 접촉되는 세척부(600)가 더 구비될 수 있다. 세척부(600)늬 센서하우징(100)의 개방된 상단의 내측 가장자리를 따라 형성되며, 센싱부(200)가 상하이동되면서 센싱부(200)의 외측면에 부착된 이물질을 제거한다. 세척부(600)는 고무, 실리콘 등의 재질로 이루어져 센싱부(200)의 표면에 밀착될 수 있으며, 다수의 세척솔을 갖는 섬유재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 세척부(600)로 인해 센싱부(200)의 오작동 방지 및 스캐닝부(210)의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
[실시예 5]
도 10 및 도 11 을 참조하면 본 발명의 센서하우징(100)의 내측벽면에는 승하강수단(400)의 제1 기어(410)가 형성될 수 있다. 제1 기어(410)는 센서하우징(100)의 상하 길이방향을 따라 연장형성되는 렉기어(Rack gear))된다. 그리고, 센싱부(200)에는 회전하는 제2 기어(420)가 구비된다. 이때, 제2 기어(420)는 제1 기어(410)에 맞물리는 평기어일 수 있으며, 제2 기어(420)가 회전하면서 제1 기어(410)를 따라 이동하고, 동시에 센싱부(200)를 견인할 수 있다.
그리고 센서하우징(100)의 하면에는 센서하우징(100)을 이동수단 등에 고정시키기 위한 고정부(700)가 더 구비될 수 있으며, 고정부(700)는 센서하우징(100)의 하면과 탈부착되는 구조로 이루어질 수 있다. 고정부(700)와 센서하우징(100)의 연결되는 부분은 회전가능한 구조로 이루어져 있어 센서하우징(100)이 이루는 각도를 조절할 수 있다.
[실시예 6]
도 12 내지 도 14 를 참조하면 센서하우징(100)의 내측면에 제1 기어(410)가 형성되는데, 제1 기어(410)는 나선형 형상을 이루고 센서하우징(100)의 내측면을 따라 경사지며 연장형성된다.
그리고, 센싱부(200)에는 제1 기어(410)와 맞물리는 제2 기어(420) 및 제2 기어(420)를 회전시키는 구동모터(430)가 장착된다. 이때, 제2 기어(420)는 제1 기어(410)의 경사진 각도와 동일한 각도로 경사를 유지하며 회전한다. 제2 기어(420)는 회전운동을 직선운동으로 변경시켜주는 웜(Worm)일 수 있다. 즉, 제2 기어(420)가 제1 기어(410)와 맞물려 회전하면 센서하우징(100)은 회전하면서 제2 기어(420)의 회전방향에 따라 상하방향으로 이동한다.
따라서, 센서하우징(100)의 내측 가장자리에 구비된 세척부(600)가 센싱부(200)와 밀착된 상태를 유지하면서 센싱부(200)의 표면에 부착된 이물질을 보다 효과적으로 제거해줄 수 있으며, 센서하우징(100)의 회전으로 인해 원활한 상하이동이 이루어질 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 15 를 참조하면 센서하우징(100)의 개방된 상단이 이루는 각도는 내측방향으로 경사를 이루도록 형성될 수 있으며, 이는 센서하우징(100)을 제작하는 일실시예에 해당한다. 따라서, 센서하우징(100)과 센싱부(200)의 상단 가장자리의 각도 및 형상은 당업자의 설계변경에 따라 용이하게 변경될 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 각 실시예의 특징을 조합하여 구현하는 것이 가능하며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 센서하우징 110 : 제1 하우징
120 : 제 2 하우징 200 : 센싱부
210 : 스캐닝부 211 : 광송출부
212 : 회전미러 213 : 상부미러
214 : 광검출부 300 : 제어부
400 : 승하강수단 510 : 레일
520 : 슬라이딩부 600 : 세척부

Claims (7)

  1. 내부에 수용공간이 형성되는 센서하우징(100);
    상기 센서하우징(100) 내부에 위치하며 레이저광을 기 설정된 방향으로 방출 및 검출하여 주변 대상물체의 이격된 거리, 주변 대상물체의 형태를 판별하는 스캐닝부(210)를 포함하는 센싱부(200);
    외부 신호를 입력받아 상기 센싱부(200)를 ON/OFF 시키는 제어부(300);를 포함하되,
    상기 센서하우징(100)에 구비되고, 상기 외부 신호가 제어부(300)측으로 전달되었을 때 상기 제어부(300)의 명령에 따라 상기 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)를 상하이동시키는 승하강수단(400);
    이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캐닝부(210)는 대상물을 스캔하기 위한 방출광을 방출하는 광송출부(211);
    상기 방출광의 경로상에 회전가능하도록 설치되어 상기 방출광을 일측방향으로 반사시키는 MEMS(micro electro mechanical systems) 미러인 회전미러(212);
    상기 회전미러(212)로부터 방출광을 전달받아 상기 대상물체로 반사시키고, 상기 대상물체에 반사되어 귀환하는 검출광을 일측으로 반사하는 상부미러(213);
    상기 상부미러(213)에서 반사된 검출광을 검출하는 광검출부(214);를 포함하되,
    상기 상부미러(213)는 상기 방출광을 반사하는 상부미러(213)의 일측면이 하방향으로 돌출되어 상기 방출광을 하방향으로 경사를 이루며 반사시키는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 승하강수단(400)은 상기 센싱부(200)의 외측면에 상하방향으로 형성되는 제1 기어(410);
    상기 제1 기어(410)와 맞물리며 외력에 의해 회전하는 제2 기어(420);
    상기 제2 기어(420)가 회전하면서 상기 센싱부(200)를 상하방향으로 슬라이딩시키도록 상기 제2 기어(420)를 회전시키는 구동모터(430);를 포함하며,
    상기 센서하우징(100)의 내측에 장착되며 상하방향으로 세워지는 레일(510);
    상기 레일(510)에 안내되며 상기 센싱부(200)의 측면에 돌출되되, 상기 센싱부(200)의 상하이동을 안내하도록 상기 레일(510)에 안착되는 슬라이딩부(520);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 승하강수단(400)은 외부로부터 전력을 인가받아 회전력을 제공하는 구동모터(440);
    소정의 길이로 연장형성되어 일측이 상기 구동모터(440)와 연결되어 회전하되, 중앙을 기준으로 서로 다른 방향을 가진 나사산이 각각 형성되는 회전봉(450);
    상기 회전봉(450)의 각각의 나사산에 장착되며, 상기 회전봉(450)의 회전 방향에 따라 상호간의 거리가 변동되는 한쌍의 이동몸체(460);
    일측단이 각각의 상기 이동몸체(460)에 연결되며, 상기 이동몸체(460)의 이동에 따라 타측단의 높이가 변경되도록 힌지축(471)에 의해 고정되어 교차되는 한쌍의 링크로드(470);
    상기 링크로드(470)의 타측단에 장착된 슬라이딩롤러(481)가 수평방향으로 슬라이딩되면서 상기 센싱부(200)를 상하방항으로 이동시키는 지지부(480);를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 승하강수단(400)은 일측이 상기 센싱부(200)에 연결되는 견인로드(491)와 상기 견인로드(491)를 유압 또는 공압으로 이동시키는 실린더부(492)인 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서하우징(100)은 상단이 개방된 제1 하우징(110);
    상기 센싱부(200)가 관통하도록 상하측이 개방되고, 상기 제1 하우징(110)의 측면에 안내되어 상하방향으로 슬라이딩되는 제2 하우징(120);을 포함하되,
    상기 제2 하우징(120)에는 상기 승하강수단(400)이 연결되어 상기 제2 하우징(120)을 상하이동 시키는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서하우징(100)의 내측면에는 상기 센싱부(200)의 외측면과 접촉되는 세척부(600)가 더 구비되어 상기 센서하우징(100) 또는 센싱부(200)가 상하이동되면서 상기 센싱부(200)의 외측면에 부착된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 라이다 스캐닝 장치.
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