KR20200122543A - 라이다 센서 안정화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라이다 센서에 구비된 모터의 상태를 판단하여 라이다 센서의 성능을 안정화시키는 라이다 센서 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치는, 회전자 및 샤프트를 포함하여 제어신호에 의해 회전하고, 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비한 모터와, 모터의 일 부분과 샤프트에 의해 결합되어 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 회전판으로 구성되고, 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비한 인코더와, 발광신호를 생성하고, 모터와 동일하게 회전하는 회전판의 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 포토 인터럽트 센서와, 모터의 타 부분과 결합되고, 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴이 구비되며, 모터의 회전 시에 마그넷에 의해 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 플레이트와, 모터의 회전 동작을 제어하는 제어신호를 출력하고, 모터의 회전 시에 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 모터의 회전 상태를 판단하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치는, 회전자 및 샤프트를 포함하여 제어신호에 의해 회전하고, 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비한 모터와, 모터의 일 부분과 샤프트에 의해 결합되어 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 회전판으로 구성되고, 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비한 인코더와, 발광신호를 생성하고, 모터와 동일하게 회전하는 회전판의 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 포토 인터럽트 센서와, 모터의 타 부분과 결합되고, 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴이 구비되며, 모터의 회전 시에 마그넷에 의해 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 플레이트와, 모터의 회전 동작을 제어하는 제어신호를 출력하고, 모터의 회전 시에 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 모터의 회전 상태를 판단하는 제어부;를 포함한다.
Description
본 발명은 라이다 센서에 구비된 모터의 상태를 판단하여 라이다 센서의 성능을 안정화시키는 라이다 센서 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 라이다(LIDAR, light detection and ranging) 센서는 빛을 활용해 거리 측정하고 물체를 감지하는 센서로서, 라이다는 레이더와 비슷한 원리를 가지고 있다. 다만 레이더는 전자기파를 외부로 발사해 재수신되는 전자기파로 거리, 및 방향 등을 확인하지만, 라이다는 펄스 레이저를 발사한다는 차이점이 있다. 즉, 파장이 짧은 레이저를 사용하므로 정밀도 및 해상도가 높고 사물에 따라 입체적 파악까지 가능한 장점이 있다.
예컨대 상기 라이다 센서는 차량의 범퍼에 장착되어 차량의 전/후방을 센싱하여 사물이나 구조물 등을 감지한다. 참고로 도 1은 차량의 전/후방 범퍼에 장착된 라이다 센서의 FOV(Field of View)를 보인 예시도이다.
한편 상기 라이다 센서는 주로 전방 범퍼에 장착되며 외부에 노출되어야 한다. 왜냐하면 라이다 센서를 글라스나 차체 등의 다른 구조물 속에 넣는 것은 센서의 감지 성능을 현저히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 외부에 노출되어 장착되는 것이다.
참고로 상기 라이다 센서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 송신부(레이저 송신), 수신부(반사된 레이저 수신), 및 구동부(미러 회전 모터를 구동)를 포함하며, 외부의 이물질로부터 센서를 보호하기 위한 커버가 부가된다. 그리고 상기 커버에는 열선이 장착되어 있으며, 상기 열선은 커버 표면에 부착되는 습기나 눈 등을 제거하기 위한 목적이다.
라이다 센서의 각도 분해능은 일반적으로 0.25 또는 0.125의 상당히 정밀한 각도 분해능을 가지며, 모터를 얼마나 일정한 속도로 회전하는지 여부에 따라서 라이다 센서의 각도 분해능 성능이 결정된다. 따라서 모터의 회전 상태를 실시간으로 파악하여 모터가 항상 일정한 속도로 회전할 수 있도록 모터의 제어가 필요하다. 일반적으로 모터의 회전 상태를 파악하기 위하여 인코더(encoder)와 PI(photo interrupt) 센서를 이용한다. 모터의 회전 속도와 동기화되어 회전하는 인코더를 PI 센서 사이를 통과시키면 인코더 홈의 간격에 따라서 하이(high) 또는 로우(low)의 출력 신호가 발생되고 해당 신호의 간격을 이용해서 모터의 회전 상태를 파악할 수 있다. 하지만 PI 센서 사이나 인코더 홈에 이물이 끼이거나, 인코더의 왜곡이 발생한다면 모터의 회전 상태를 정확하게 파악할 수 없고 나아가 모터의 회전 속도 또한 일정하게 회전 되도록 제어할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0009177호(2015. 01. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 센서 시스템)에 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 전술한 문제점 및/또는 한계를 해결하기 위해 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 모터의 회전 상태 파악을 위해 인코더와 포토 인터럽트 센서 외에 추가로 모터의 회전 상태를 판단할 수 있는 장치를 적용하여 포토 인터럽트 센서에서 출력되는 신호의 신뢰성을 높이고 해당 신호에 문제가 발생하였을 경우 바로 대체하도록 하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치는, 회전자 및 샤프트를 포함하여 제어신호에 의해 회전하고, 상기 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비한 모터; 상기 모터의 일 부분과 상기 샤프트에 의해 결합되어 상기 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 회전판으로 구성되고, 상기 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비한 인코더; 발광신호를 생성하고, 상기 모터와 동일하게 회전하는 상기 회전판의 상기 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 포토 인터럽트 센서; 상기 모터의 타 부분과 결합되고, 상기 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴이 구비되며, 상기 모터의 회전 시에 상기 마그넷에 의해 상기 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 플레이트; 및 상기 모터의 회전 동작을 제어하는 상기 제어신호를 출력하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호를 전압신호로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부의 전압신호를 증폭하여 상기 제어부로 출력하는 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 모터의 회전 상태가 정상이라고 판단하고, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우 상기 모터의 회전 상태가 비정상이라고 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우, 상기 포토 인터럽트 센서에 이상이 발생하였다고 판단하고, 상기 플레이트의 도선 패턴으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 모터의 회전 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 방법은, 모터가 제어신호에 의해 회전하는 단계로서, 회전자 및 샤프트를 포함하고, 상기 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비하는 단계; 상기 모터의 일부 부분과 상기 샤프트에 의해 결합된 인코더가 회전판으로 구성되고, 상기 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비하며, 상기 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 단계; 포토 인터럽트 센서가 발광신호를 발생하고, 상기 모터와 동일하게 회전하는 상기 회전판의 상기 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 단계; 상기 모터의 타 부분과 결합된 플레이트가, 상기 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴을 구비하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 마그넷에 의해 상기 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 단계; 및 제어부에 의해, 상기 모터의 회전 동작을 제어하는 상기 제어신호를 출력하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 변환부에 의해, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호를 전압신호로 변환하는 단계; 및 증폭부에 의해, 상기 변환부의 전압신호를 증폭하여 상기 제어부로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계는, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 모터의 회전 상태가 정상이라고 판단하는 단계; 및 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우 상기 모터의 회전 상태가 비정상이라고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계는, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우, 상기 포토 인터럽트 센서에 이상이 발생하였다고 판단하고, 상기 플레이트의 도선 패턴으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 더 제공될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
실시 예들에 따르면, 모터의 회전 상태 파악을 위해 인코더와 포토 인터럽트 센서 외에 추가로 모터의 회전 상태를 판단할 수 있는 장치를 적용하여 포토 인터럽트 센서에서 출력되는 신호의 신뢰성을 높이고 해당 신호에 문제가 발생하였을 경우 바로 대체할 수 있음에 따라서 라이다 센서 모터 회전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 차량의 전/후방 범퍼에 장착된 라이다 센서의 일반적인 FOV(field of view)를 보인 예시도이다.
도 2는 기존에 출시된 라이다 센서의 개략적인 구성을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 스캐너 구동부를 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 기존에 출시된 라이다 센서의 개략적인 구성을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 스캐너 구동부를 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이고, 도 4는 상기 도 3에 있어서, 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 라이다 센서(또는 라이다 센싱 장치)는, 센싱 광원부(10), 송광 반사경(20), 스캐너부(30), 수광 렌즈(40), 수광 반사경(50), 광검출부(60)를 포함할 수 있다.
센싱 광원부(10)는 센싱광을 조사할 수 있다. 센싱 광원부(10)는 수광 렌즈(40)와 수광 반사경(50)의 광통로를 벗어나도록 배치될 수 있다. 센싱 광원부(10)가 수광 렌즈(40)와 수광 반사경(50)의 광통로 벗어나도록 배치되므로, 센싱 광원부(10)가 광통로에서 입사광을 가리(차폐: blackage effect)는 것을 방지할 수 있다. 따라서 수광 렌즈(40)의 광통로에서 센싱 광원부(10)에 의한 수신 가림영역(A)(blackage area)이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 상기와 같이 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다.
센싱 광원부(10)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함할 수 있다. 경통(11)은 수광 렌즈(40)의 광통로를 벗어나도록 배치되며, 원통형으로 형성될 수 있다. 광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치될 수 있다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)에서 조사되는 센싱광을 시준(collimination)하도록 광원(13)의 출력측에 설치될 수 있다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함할 수 있다. 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치되며, 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 제2 송광 렌즈(15b)에는 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광이 입사될 수 있다. 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 경통(11)의 내부에 설치되므로, 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 수광 렌즈(40)의 수신 가림영역(A)을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
송광 반사경(20)은 센싱 광원부(10)에서 조사되는 센싱광을 반사시킬 수 있다. 송광 반사경(20)에는 광반사 효율을 개선하도록 금속 반사층(미도시)이 코팅될 수 있다. 송광 반사경(20)은 수광 렌즈(40)의 광통로에 배치될 수 있다. 이때 송광 반사경(20)이 수광 렌즈(40)의 광통로에 배치되므로, 송광 반사경(20)의 폭만큼 수신 가림영역(A)이 될 수 있다. 따라서 수광 렌즈(40)에서 수신 가림영역(A)을 감소시키므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.
스캐너부(30)는 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타겟에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시킬 수 있다. 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성될 수 있다. 스캐너부(30)는 스캐너 반사경(31)과 스캐너 구동부(33)를 포함할 수 있다.
스캐너 반사경(31)은 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(40)로 반사시킬 수 있다.
스캐너 구동부(33)는 스캐너 반사경(31)을 회전시키도록 스캐너 반사경(31)에 연결될 수 있다. 스캐너 구동부(33)가 스캐너 반사경(31)을 회전시키므로, 스캐너 반사경(31)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다. 스캐너 구동부(33)는 모터(도 5의 33-1), 인코더(도 5의 33-2), 포토 인터럽트 센서(도 5의 33-3) 및 플레이트(도 5의 33-4)를 포함할 수 있다. 스캐너 구동부(533)의 구체적인 동작은 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
수광 렌즈(40)에는 스캐너부(30)에서 반사되는 입사광이 투과되고, 수광 렌즈(40)는 송광 반사경(20)과 일체로 형성될 수 있다. 수광 렌즈(40)와 송광 반사경(20)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 수광 렌즈(40)는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(anti-reflective coating)이 형성될 수 있다. 수광 렌즈(40)와 송광 반사경(20)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)에 의해 수신 가림영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
수광 반사경(50)은 수광 렌즈(40)를 투과한 입사광을 반사시킬 수 있다. 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성될 수 있다.
광검출부(60)에는 수광 반사경(50)에서 반사되는 입사광이 입사될 수 있다. 광검출부(60)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.
또한 라이다 센서는 수광 반사경(50)과 광검출부(60) 사이에 설치되는 간섭 필터(63)를 포함할 수 있다. 간섭 필터(63)는 특정 파장의 광을 걸러주며, 간섭 필터(63)가 광검출부(60)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 광검출부(60)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 스캐너 구동부를 보다 구체적으로 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 장치의 내부 구성을 걔략적으로 보인 예시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 라이다 센서 안정화 장치(1)는 스캐너 구동부(33), IV 변환부(610), 증폭부(620), 제어부(630) 및 알림부(640) 를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 스캐너 구동부(33)는 모터(33-1), 인코더(33-2), 포토 인터럽트 센서(33-3) 및 플레이트(33-4)를 포함할 수 있다.
모터(33-1)는 제어부(630)의 제어신호에 의해 방향(시계방향 또는 반시계방향) 및 속도를 가지고 회전할 수 있다. 본 실시 예에서, 모터(33-1)는 회전가능하게 설치된 샤프트(33-11), 샤프트(33-11)에 설치되어 함께 회전하는 회전자(33-12) 및 회전자(33-12)의 바닥면에 구비된 마그넷(33-13)을 포함할 수 있다. 여기서 마그넷(33-13)은 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 N극 및 S극이 서로 교차되어 회전자(33-12)의 바닥면에 구비될 수 있다.
인코더(33-2)는 모터(33-1)의 일 부분과 샤프트(33-11)에 의해 결합되어 모터(33-1)와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 회전판으로 구성되고, 회전판 상에 일정한 간격의 홈이 구비될 수 있다.
포토 인터럽트 센서(33-3)는 광을 발광하는 발광부(미도시) 및 광을 수신하는 수광부(미도시)를 포함하고, 발광부와 수광부 사이에 회전판으로 구성된 인코더(33-2)가 위치될 수 있다. 포토 인터럽트 센서(33-3)는 발광부를 통하여 발광신호를 생성하고, 모터(33-1)와 동일하게 회전하는 회전판으로 구성된 인코더(33-2)의 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하여 제어부(630)로 출력할 수 있다. 즉, 인코더(33-2)가 회전하는 홈에 의해 차광물의 유/무가 반복적으로 적용되어 포토 인터럽트 센서(33-3)는 하이 수광신호와 로우 수광신호를 수신할 수 있다.
통상적으로 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 출력되는 수광신호를 이용하여 모터(마그넷이 구비되어 있지 않은 일반적인 모터)의 속도를 파악할 수 있으며, 또한 수광신호 간의 간격을 이용하여 모터가 얼마나 일정하게 회전하는지를 판단할 수 있다. 그러나, 인코더(33-2)와 포토 인터럽트 센서(33-3) 사이에 이물질이 있는 경우, 또는 인코더(33-2)의 홈에 이물질이 있는 경우, 또는 포토 인터럽트 센서(33-3)가 오작동 하는 경우 등 다양한 원인들에 의해서 수광신호에 이상이 발생한 경우 라이다 센서의 스캐너 반사경(31)의 회전 상태를 정확하게 파악할 수 없고, 이는 라이다 센서의 동작에 매우 치명적인 문제점이 될 수 있다.
이에 본 실시 예에서는 인코더(33-2) 및 포토 인터럽트 센서(33-3)와, 모터(33-1)의 회전자(33-12) 바닥에 구비된 마그넷(33-13) 및 플레이트(33-4)를 추가적으로 적용하여 포토 인터럽트 센서에서 출력되는 신호의 신뢰성을 높이고 해당 신호에 문제가 발생하였을 경우 바로 대체할 수 있음에 따라서 라이다 센서 모터 회전의 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.
플레이트(33-4)는 모터(33-1)의 타 부분 즉, 마그넷(33-13)을 포함하는 회전자(33-12)의 바닥면과 결합되고, 마그넷(33-13)과 접촉하는 부분에 도선 패턴(33-41)이 구비되며, 모터(33-1)의 회전 시에 도선 패턴(33-41)으로부터 전류신호를 출력할 수 있다. 본 실시 예에서 플레이트(33-4)는 비도전성 물질로 형성될 수 있고, 플레이트(33-4)의 일부에 도전성 물질로 형성된 도선 패턴(33-41)이 구비될 수 있다. 도선 패턴(33-41)은 회전자(33-12)의 바닥면과 동일한 크기 및 위치일 수 있고 톱니 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 모터(33-1)가 회전하게 되면 도선 패턴(33-41)에 마그넷(33-13)의 N극 및 S극이 순차적으로 접촉하여 전류신호가 생성될 수 있다.
다만, 모터(33-1)의 크기와 마그넷(33-13)의 크기로 인하여 모터(33-1)의 1 회전 시 인코더(33-2)만큼 많은 수의 출력 신호를 얻을 수 없으나, 인코더(33-2) 및 포토 인터럽트 센서(33-3)의 출력 신호와 동기화 되어서 모터(33-1)의 회전 상태를 알 수 있고, 이를 이용하여 인코더(33-2) 및 포토 인터럽트 센서(33-3)의 신호 이상 여부를 판단하고, 추가로 이상이 발생했을 때 이상 상황이 해결되기 전까지 해당 신호를 대체할 수 있어 라이다 센서의 성능 안정성의 향상을 기대할 수 있다.
I/V 변환부(610)는 플레이트(33-4)의 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 전류신호를 전압신호로 변환할 수 있고, 증폭부(620)는 I/V 변환부(610)에서 변환된 전압신호를 증폭하여 제어부(630)로 출력할 수 있다.
제어부(630)는 라이다 센서 안정화 장치(1)의 전반적인 동작 상태를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(630)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 예에서 제어부(630)는 모터(33-1)의 회전 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 모터(22-1)로 전송하고, 포토 인터럽트 센서(33-3)의 발광 및 수광 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 포토 인터럽트 센서(33-3)로 전송할 수 있다.
제어부(630)는 모터(33-1)의 회전 시에 증폭부(620)로부터 수신한 전압 증폭 신호(플레이트(33-4)의 도선 패턴(33-41)에서 생성) 및 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교하여 모터(33-1)의 회전 상태를 판단할 수 있다.
제어부(630)는 증폭부(620)로부터 수신한 전압 증폭 신호 및 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위(예를 들어 ±0.5%) 내에서 동일한 경우 모터(33-1)의 회전 상태가 정상이라고 판단할 수 있다.
제어부(630)는 증폭부(620)로부터 수신한 전압 증폭 신호 및 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상이라고 판단할 수 있다. 여기서 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상이라 함은, 인코더(33-2)와 포토 인터럽트 센서(33-3) 사이에 이물질이 있는 경우, 또는 인코더(33-2)의 홈에 이물질이 있는 경우, 또는 포토 인터럽트 센서(33-3)가 오작동 하는 경우를 포함할 수 있다.
제어부(630)는 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상이라고 판단하면, 이를 알림부(640)를 통해 라이다 센서에 이상이 발생하였음을 운전자가 인지할 수 있도록 할 수 있다. 여기서 알림부(640)는 제어부(630)로부터 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상이라는 신호를 수신하면, 이를 오디오 신호(음성 신호 또는 경고 신호) 또는 시각적 신호(헤드업 디스플레이 신호, 디스플레이부에 비정상임을 디스플레이) 또는 촉각적 신호(스티어링 휠의 진동, 착좌한 시트의 진동 등)로 출력할 수 있다.
제어부(630)는 증폭부(620)로부터 수신한 전압 증폭 신호 및 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우, 포토 인터럽트 센서(33-3)에 이상이 발생하였다고 판단하고, 플레이트(33-4)의 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 신호를 이용하여 모터(33-1)의 회전 상태를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서 안정화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 6에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, S710단계에서, 제어부(630)는 라이다 센서에 구비된 모터(33-1)에 회전을 지령하는 제어신호를 출력하고, 모터(33-1)는 제어부(630)의 제어신호에 의해 회전을 개시한다.
S720단계 및 S730단계에서, 제어부(630)는 플레이트(33-4)에 구비된 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 신호와 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 수신한다. 여기서 플레이트(33-4)에 구비된 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 신호는 I/V 변환 및 증폭된 전압신호일 수 있다.
S740단계에서, 제어부(630)는 플레이트(33-4)에 구비된 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 증폭된 전압신호와 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위(예를 들어 ±0.5%) 내에서 동일한지 판단한다.
S750단계에서, 제어부(630)는 플레이트(33-4)에 구비된 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 증폭된 전압신호와 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교한 결과 오차 범위(예를 들어 ±0.5%) 내에서 동일한 경우 모터(33-1)의 회전 상태가 정상이라고 판단한다.
S760단계에서, 제어부(630)는 플레이트(33-4)에 구비된 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 증폭된 전압신호와 포토 인터럽트 센서(33-3)로부터 수신한 수광신호를 비교한 결과 오차 범위를 초과하여 다른 경우 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상이라고 판단하고, 알림부(640)를 통하여 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상임을 알린다.
S770단계에서, 모터(33-1)의 회전 상태가 비정상임을 판단한 제어부(630)는 더 이상 인코더(33-2) 및 포토 인터럽트 센서(33-3)를 신뢰할 수 없으므로, 플레이트(33-4)의 도선 패턴(33-41)으로부터 수신한 증폭된 전압신호를 이용하여 모터(33-1)의 회전 상태를 판단한다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (8)
- 회전자 및 샤프트를 포함하여 제어신호에 의해 회전하고, 상기 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비한 모터;
상기 모터의 일 부분과 상기 샤프트에 의해 결합되어 상기 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 회전판으로 구성되고, 상기 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비한 인코더;
발광신호를 생성하고, 상기 모터와 동일하게 회전하는 상기 회전판의 상기 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 포토 인터럽트 센서;
상기 모터의 타 부분과 결합되고, 상기 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴이 구비되며, 상기 모터의 회전 시에 상기 마그넷에 의해 상기 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 플레이트;
상기 모터의 회전 동작을 제어하는 상기 제어신호를 출력하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 제어부;를 포함하는 라이다 센서 안정화 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호를 전압신호로 변환하는 변환부; 및
상기 변환부의 전압신호를 증폭하여 상기 제어부로 출력하는 증폭부;를 더 포함하는, 라이다 센서 안정화 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 모터의 회전 상태가 정상이라고 판단하고, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우 상기 모터의 회전 상태가 비정상이라고 판단하는, 라이다 센서 안정화 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우, 상기 포토 인터럽트 센서에 이상이 발생하였다고 판단하고, 상기 플레이트의 도선 패턴으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는, 라이다 센서 안정화 장치. - 모터가 제어신호에 의해 회전하는 단계로서, 회전자 및 샤프트를 포함하고, 상기 회전자의 바닥면에 N극 및 S극이 교차하는 마그넷을 구비하는 단계;
상기 모터의 일부 부분과 상기 샤프트에 의해 결합된 인코더가 회전판으로 구성되고, 상기 회전판 상에 일정한 간격의 홈을 구비하며, 상기 모터와 동일한 방향 및 속도로 회전하는 단계;
포토 인터럽트 센서가 발광신호를 발생하고, 상기 모터와 동일하게 회전하는 상기 회전판의 상기 홈을 통과한 광을 수광신호로 수신하는 단계;
상기 모터의 타 부분과 결합된 플레이트가, 상기 마그넷과 접촉하는 부분에 도선 패턴을 구비하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 마그넷에 의해 상기 도선 패턴으로부터 전류신호를 출력하는 단계; 및
제어부에 의해, 상기 모터의 회전 동작을 제어하는 상기 제어신호를 출력하고, 상기 모터의 회전 시에 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 라이다 센서 안정화 방법. - 제 5항에 있어서,
변환부에 의해, 상기 플레이트로부터 수신한 전류신호를 전압신호로 변환하는 단계; 및
증폭부에 의해, 상기 변환부의 전압신호를 증폭하여 상기 제어부로 출력하는 단계;를 더 포함하는, 라이다 센서 안정화 방법. - 제 5항에 있어서, 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계는,
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 모터의 회전 상태가 정상이라고 판단하는 단계; 및
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우 상기 모터의 회전 상태가 비정상이라고 판단하는 단계;를 포함하는, 라이다 센서 안정화 방법. - 제 5항에 있어서, 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계는,
상기 플레이트로부터 수신한 전류신호 및 상기 포토 인터럽트 센서로부터 수신한 수광신호를 비교하여 오차 범위를 초과하여 다른 경우, 상기 포토 인터럽트 센서에 이상이 발생하였다고 판단하고, 상기 플레이트의 도선 패턴으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 모터의 회전 상태를 판단하는 단계;를 포함하는, 라이다 센서 안정화 방법.
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