KR20220162975A

KR20220162975A - 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치

Info

Publication number: KR20220162975A
Application number: KR1020210071255A
Authority: KR
Inventors: 최경희; 최은희; 김범규; 홍성욱; 김구현
Original assignee: 아이탑스오토모티브 주식회사
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-09
Also published as: KR102634233B1

Abstract

본 발명은 상대적으로 간단한 구조이면서도 스캐닝 미러의 회전을 정밀도 높게 검출할 수 있고, 나아가 라이다 장치의 회전체의 정렬이 확실하게 유지될 수 있도록 하여 회전체의 유동 및 흔들림을 방지하여 보다 정확한 회전 검출을 행할 수 있는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 스캐닝 라이더 장치에 포함되는 스캐닝 미러의 회전 속도와 각도를 검출하기 위한 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리로서, 스캐닝 미러를 회전 구동시키는 구동모터에 구비되는 마그넷; 및 상기 마그넷과 간극을 갖고 대향하며, 스캐닝 라이다 장치의 인쇄회로기판에 구비되는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리가 제공된다.

Description

스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치 {ROTATION DETECTING ASSEMBLY OF SCANNING LIDAR DEVICE AND SCANNING LIDAR DEVICE COMPRISING THE ROTATION DETECTING ASSEMBLY}

본 발명은 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상대적으로 간단한 구조이면서도 스캐닝 미러의 회전을 정밀도 높게 검출할 수 있고, 나아가 라이다 장치의 회전체의 정렬이 확실하게 유지될 수 있도록 하여 회전체의 유동 및 흔들림을 방지하여 보다 정확한 회전 검출을 행할 수 있는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 최근 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다.

즉, 보행자의 급작스런 출현을 인지하거나, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지하거나, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물을 감지하거나, 또는 도로 파손을 사전에 감지하는 등, 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다.

이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우, 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함을 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit; ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scanner)라 한다.

종래 스캐너로서는, 레이더(radio detection and ranging; RADAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치로서, 차량용 스캐너에 이용되고 있으나, 가격이 고가이므로 다양한 차종에 보급이 용이하지 않은 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 라이다(light detection and ranging; LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이다는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.

한편, 종래의 스캐닝 라이다는 레이저를 고정된 특정 방향으로 방사한 뒤, 360도 회전시켜 정해진 영역에 대한 스캐닝 정보를 얻기 때문에, 측정영역에 한계점을 가지고 있으며, 측정영역을 확장하기 위한 방법으로, 다수의 수직방향에 대한 정보를 획득하기 위한 여러 개의 레이저를 각각의 특정 방향으로 방사하여 스캐닝 정보를 얻는 방법이 있다.

이러한 방법의 경우, 넓은 영역의 수직방향 정보를 획득하기 위해는 적어도 4개 내지 64개 이상의 다수의 레이저를 수직방향으로 적층하여 스캐닝 정보를 획득하고 있다.

즉, 종래의 스캐닝 라이다의 경우, 특정 관심영역(수직 영역의 확장)에 대한 집중스캔이 어려우며, 다양한 레이저 패턴의 조사 불가 다수의 레이저 및 수광부 등의 사용으로 제조 비용이 고가화되고, 구현되는 구조가 복잡해지는 문제가 있다.

또한, 종래 다른 스캐닝 라이다는 펄스레이저를 송출하는 광원과, 상기 광원에서 송출된 펄스레이저를 스캐닝 방향으로 반사시키는 스캐닝 미러와, 상기 스캐닝 미러를 회전 구동시키기 위한 모터와, 타겟에서 반사된 광을 반사시켜 초점에 맞추는 오목반사 미러와, 오목반사 미러에 의해 반사된 광을 광검출부까지 안내하는 가이드 렌즈, 및 모터의 회전을 검출하여 스캐닝 미러의 회전 속도와 회전 각도를 제어하기 위한 회전 검출 모듈 등을 포함한다.

그러나 상기한 종래 스캐닝 라이다의 회전 검출 모듈은 광다이오드 엔코더 타입으로 구성되어 부품 구성 및 조립 구조가 복잡한 문제점이 있다.

다시 말해서, 종래 스캐닝 라이다의 회전 검출 모듈은, 스캐너 회전 각도의 고분해능 확보를 위하여 엔코더 디스크의 코드 휠의 세분화가 필요하며, 엔코더 디스크의 코드 휠의 세분화 시 스캐너의 사이즈가 2배 이상 커져 라이다 장치를 컴팩트하게 구현하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

또한, 종래 스캐닝 라이다 장치는 모터 축에 연결된 스캐닝 미러의 크기와 무게에 비례하여 모터 축에 부하가 발생하고, 이러한 모터 축 부하로 인하여 축 흔들림과 소음 및 진동량 증대로 정확한 회전 검출에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 내구성이 약화되고, 모터 축의 불안정과 구동 전류의 불안정으로 모터의 구동이 정지하는 등 기본 성능 이상이 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-2204980(2021.01.19. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2017-0078030(2017.07.07. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2021-0009119(2021.01.26. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2020-0031741(2020.03.25. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2021-0029453(2021.03.16. 공개)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 상대적으로 간단한 구조이면서도 스캐닝 미러의 회전을 정밀도 높게 검출할 수 있는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 라이다 장치의 회전체의 정렬이 확실하게 유지될 수 있도록 하여 회전체의 유동 및 흔들림을 방지하여 보다 정확한 회전 검출을 행할 수 있도록 함과 아울러, 회전체의 유동 및 흔들림을 방지함으로써 내구성을 향상시켜 라이다 기능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 스캐닝 라이더 장치에 포함되는 스캐닝 미러의 회전 속도와 각도를 검출하기 위한 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리로서, 스캐닝 미러를 회전 구동시키는 구동모터에 구비되는 마그넷; 및 상기 마그넷과 간극을 갖고 대향하며, 스캐닝 라이다 장치의 인쇄회로기판에 구비되는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리가 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 마그넷은 BLDC 모터의 구동모터의 상면에 구비되는 네오디움 마그넷으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점에 따른 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 하부 지지 본체; 상기 하부 지지 본체에 회전 가능하게 구비되는 스캐닝 미러 수단; 상기 하부 지지 본체의 상단에 구비되는 모터지지 프레임 부재; 상기 모터지지 프레임 부재에 구비되는 구동 모터; 상기 구동 모터의 회전샤프트와 스캐닝 미러 수단 간을 직렬 결합시켜 상기 구동 모터의 구동력을 상기 스캐닝 미러 수단에 전달하도록 구성되는 직렬연결-회전지지 수단; 상기 모터지지 프레임 부재의 상단에 구비되는 인쇄회로기판 어셈블리; 및 상기 인쇄회로기판 어셈블리와 구동 모터 간에 구성되어 스캐닝 미러 수단의 회전 속도와 각도를 검출하도록 구성되는 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 라이다 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단은, 상기 구동 모터의 상면에 구비되는 마그넷; 및 상기 인쇄회로기판 어셈블리의 PCB에 구비되되 상기 마그넷과 간극을 갖고 구비되는 홀 센서;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 하부 지지 본체는 장착대, 및 상기 플레이트형 장착대의 상면에 구비되는 일부 절개된 하우징형 지지체를 포함하고, 상기 하우징형 지지체는 반원통형으로 형성되는 반원통부, 및 상기 반원통부의 일단에서 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 모터지지 프레임 부재는 중앙부에 구동 모터의 회전샤프트가 관통하는 관통 구멍이 형성되는 장착 플레이트부, 및 상기 장착 플레이트부의 가장자리에서 상방으로 연장되어 형성되는 복수의 기립 플레이트부를 포함하고, 상기 스캐닝 미러 수단은 사각 프레임 부재, 및 상기 사각 프레임 부재의 양면에 각각 구비되는 스캐닝 미러 부재를 포함하고, 상기 구동 모터는 모터캡에 의해 커버되고 상기 모터캡과 일체로 형성되는 구동모터 브라켓부를 포함하며, 상기 직렬연결-회전지지 수단은, 상기 장착대에 구비되는 베어링 부재와, 상단부는 상기 구동모터의 회전샤프트와 결합되고, 하단부는 상기 베어링 부재에 회전 구동 가능하게 결합되며, 상기 스캐닝 미러 수단의 사각 프레임 부재를 관통하는 결합 부재, 및 상기 사각 프레임 부재와 결합 부재 간을 결합 고정시키는 고정 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 사각 프레임 부재의 좌우폭이 대칭되는 중심라인 상으로 형성되는 장착 구멍을 따라 관통되면서 상단부와 하단부가 각각 상기 구동모터의 회전샤프트와 베어링 부재에 결합되어 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 고정 수단은, 상기 사각 프레임 부재의 측방향으로 관통되고, 나사산이 형성되는 결합 구멍, 및 상기 결합 구멍으로 결합되어 단부가 상기 결합 부재의 측면을 가압 고정시키도록 구비되는 결합 부재를 포함하고, 상기 결합 구멍은 상기 사각 프레임 부재의 상부 측과 상부 측 각각에서 좌우 동일 선상에 형성되며, 상기 결합 부재는 무두 볼트로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 광다이오드 엔코더 타입의 회전 검출 어셈블리에 비하여 라이다의 사이즈를 소형화할 수 있으며, 높은 각도 분해능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 부품 구성 및 구조 단순화로 재료비 및 공정 비용 감소로 제품의 가격 경쟁력 확보할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 회전 구동원과 회전 구동체 간이 직렬의 조립 구조로 이루어져 라이다 장치의 회전체의 정렬이 확실하고 안정적으로 유지될 수 있어 보다 정밀도 높은 회전 검출이 가능한 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 모터의 회전샤프트의 과부하를 방지하고, 회전체가 안정적으로 유지된 상태에서 회전되도록 하여 회전체의 유동 및 흔들림을 방지함으로써 내구성을 향상시키며, 이에 따라 라이다 기능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치를 상부 일측에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치를 하부 일측에서 바라본 사시도로서, 구동 모터를 생략하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 단면도로서, 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치의 일부 구성을 나타내는 측면도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 상부 일측에서 바라본 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 하부 일측에서 바라본 사시도로서, 구동 모터를 생략하여 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 측면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치를 나타내는 단면도로서, 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치의 일부 구성을 나타내는 측면도이다.

본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치는, 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 크게 하부 지지 본체(100); 스캐닝 미러 수단(200); 모터지지 프레임 부재(300); 구동 모터(400); 직렬연결-회전지지 수단(500); 인쇄회로기판 어셈블리(600); 및 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700);을 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 회전 검출 어셈블리를 포함하는 스캐닝 라이다 장치는, 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 하부 지지 본체(100); 상기 하부 지지 본체(100)에 회전 가능하게 구비되며, 하기 구동 모터(400)의 회전력을 전달받아 회전하도록 구성되는 스캐닝 미러 수단(200); 상기 하부 지지 본체(100)의 상단에 구비되는 모터지지 프레임 부재(300); 상기 모터지지 프레임 부재(300)에 구비되는 구동 모터(400); 상기 구동 모터(400)의 회전샤프트(410)와 스캐닝 미러 수단(200) 간을 직렬 결합 관계로 결합시켜 상기 구동 모터(400)의 구동력을 상기 스캐닝 미러 수단(200)에 전달하도록 구성되는 직렬연결-회전지지 수단(500); 상기 모터지지 프레임 부재(300)의 상단에 구비되는 인쇄회로기판 어셈블리(600); 및 상기 인쇄회로기판 어셈블리(600)와 구동 모터(400) 간에 구성되어 스캐닝 미러 수단(200)의 회전 속도와 각도를 검출하도록 구성되는 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700);을 포함한다.

상기 하부 지지 본체(100)는 그 상면에 구비되는 스캐닝 미러 수단(200)이 회전 가능하게 지지 구비되도록 구성된다.

구체적으로, 상기 하부 지지 본체(100)는 플레이트형 장착대(110), 및 상기 플레이트형 장착대(110)의 상면 중앙부에 형성되고, 내부에 스캐닝 미러 수단(200)이 구비되며, 광원에서 송출된 펄스레이저를 스캐닝 미러 수단(200)이 스캐닝 방향으로 반사시키도록 일부가 개방되어 형성되는 일부 절개된 하우징형 지지체(120)를 포함한다.

상기 하우징형 지지체(120)는 반원통형으로 형성되어 플레이트형 장착대(110)의 상면 중앙부에 구비되는 반원통부(121), 및 상기 반원통부(121)의 일단에서 외측으로 연장되는 연장부(122)를 포함한다.

상기 반원통부(121)의 상단에는 모터지지 프레임 부재(300)가 고정 피스 등을 통해 결합된다.

계속해서, 상기 스캐닝 미러 수단(200)는 상기 하부 지지 본체(100)의 하우징형 지지체(120)의 반원통부(121) 내측에서 직렬연결-회전지지 수단(500)에 의해 결합되어 구동 모터(400)의 회전력을 전달받아 회전하게 이루어진다.

구체적으로, 상기 스캐닝 미러 수단(200)는 사각 프레임 부재(210), 및 상기 사각 프레임 부재(210)의 양면(전면과 후면)에 각각 구비되는 스캐닝 미러 부재(220)를 포함한다.

상기 사각 프레임 부재(210)는 아래에서 자세히 설명될 직렬연결-회전지지 수단(500)의 일 구성부가 구성된다.

다음으로, 상기 모터지지 프레임 부재(300)는 상기 하부 지지 본체(100)의 상단에 구비되어 그 내부에 구동 모터(400)가 장착 구비되도록 이루어진다.

상기 모터지지 프레임 부재(300)는 중앙부에 구동 모터(400)의 회전샤프트(410)가 관통하는 관통 구멍(311)이 형성되는 대략 원형의 장착 플레이트부(310), 및 상기 장착 플레이트부(310)의 가장자리에서 둘레 방향으로 간격을 가지며 상방으로 연장되어 형성되는 기립 플레이트부(320)를 포함한다.

상기 장착 플레이트부(310)는 고정 피스를 통해 구동모터 브라켓부와 함께 상기 하부 지지 본체(100)의 하우징형 지지체(120)의 반원통부(121)의 상단에 결합된다.

상기 기립 플레이트부(320)의 상단에는 고정 피스 등을 통해 인쇄회로기판 어셈블리(600)가 장착 고정된다.

계속해서, 상기 구동 모터(400)는 상기 모터지지 프레임 부재(300)의 장착 플레이트부(310)의 관통 구멍(311)을 통과하는 회전샤프트(410)를 가지며, 구동 모터(400)를 커버하는 모터캡(420)과 일체로 형성되는 구동모터 브라켓부(430)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 구동모터(400)의 회전샤프트(410)의 상단부는 외부로 노출되어 구성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 구동모터(400)의 회전샤프트(410)의 상단부는 모터캡(420)의 상면 측에서 외부로 노출되게 구성될 수 있다.

본 발명에서 상기 구동모터(400)는 BLDC 모터(Brushless DC motor)로 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 직렬연결-회전지지 수단(500)은 구동 모터(400)의 회전샤프트(410)와 스캐닝 미러 수단(200) 간을 직렬 결합 관계로 결합시켜 상기 구동 모터(400)의 구동력을 상기 스캐닝 미러 수단(200)에 전달하도록 구성된다.

상기 직렬연결-회전지지 수단(500)은 상기 하부 지지 본체(100)는 플레이트형 장착대(110)에 구비되는 베어링 부재(510)와, 일단부(상단부)는 상기 구동모터(400)의 회전샤프트(410)와 결합되고 타단부(하단부)는 상기 베어링 부재(510)에 회전 구동 가능하게 결합되며, 상기 스캐닝 미러 수단(200)의 사각 프레임 부재(210)를 관통하는 결합 부재(520), 및 상기 사각 프레임 부재(210)와 결합 부재(520) 간을 견고하게 결합 고정시키는 고정 수단(530)을 포함한다.

상기 결합 부재(520)는 상기 사각 프레임 부재(210)의 좌우폭이 대칭되는 중심라인을 따라 관통되면서 상단부와 하단부가 각각 상기 구동모터(400)의 회전샤프트(410)와 베어링 부재(510)에 결합되게 된다.

다시 말해서, 상기 사각 프레임 부재(210)는 그 사각 프레임 부재(210)의 좌우폭이 대칭되는 중심라인 상으로 결합 부재(520)가 삽입 장착되는 장착 구멍이 형성된다.

상기 고정 수단(530)은 상기 사각 프레임 부재(210)의 측방향으로 관통 형성되고 나사산이 형성되는 결합 구멍(531), 및 상기 결합 구멍(531)으로 결합되어 단부가 상기 결합 부재의 측면을 가압 고정시키도록 구비되는 결합 부재(532)를 포함한다.

상기 결합 구멍(531)은 좌우 동일 선상에 형성되며 사각 프레임 부재(210)의 상부 측과 하부 측에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 결합 부재(532)는 볼트 부재, 예를 들면 무두 볼트로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 인쇄회로기판 어셈블리(600)는 라이다 장치의 동작을 행하는데 이용되는 공지의 인쇄회로기판 어셈블리로 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성되는 직렬연결-회전지지 수단(500)을 통해 본 발명의 라이다 장치는, 구동모터(400)의 회전샤프트(410)와 결합 부재(520) 및 하부 지지 본체(100)가 직렬 조립 구조로 이루어진다. 그리고 구동 모터의 제한적인 회전샤프트의 길이를 종래와 달리 결합 부재(520)를 통해 연장하고 스캐닝 미러 수단(200)과 견고한 결합을 통해 구조 강건화 설계를 도모할 수 있음으로써 구동모터의 회전샤프트의 연장에 의한 회전 축 얼라인(Align)의 틀어짐을 방지하여 회전샤프트의 과부하를 감소 또는 방지하며, 스캐닝 미러 수단의 유동 및 흔들림을 방지할 수 있게 된다.

다시 말해서, 본 발명은 상기 직렬연결-회전지지 수단(500)을 통해 직렬 연결됨으로써, 상단에서 구동 모터(400)의 베어링을 관통하는 회전샤프트(410)와 하단 지지 본체(100)의 베어링에 지지되는 결합 부재(520)의 2중 고정(위/아래)을 통해 흔들림 및 틀어짐을 방지하며, 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상기 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700)은, 상기 인쇄회로기판 어셈블리(600)와 구동 모터(400) 간에 구성되어 스캐닝 미러 수단(200)의 회전 속도와 각도를 검출하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700)은 상기 구동모터(400)에 구비되는 마그넷(710), 및 상기 인쇄회로기판 어셈블리(600)의 PCB에 구비되되 상기 마그넷(710)과 간극을 갖고 구비되는 홀 센서(hall sensor)(720)를 포함한다.

상기 마그넷(710)은 원형으로 마그넷으로 이루어지며, 구동모터(400)의 회전샤프트(410)의 회전축의 가상연장라인이 그 마그넷의 중앙부에 상응하는 위치에 위치되도록 구비된다.

상기 마그넷(710)은 예를 들면 네오디움 자석으로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 마그넷(710)은 모터캡(420)의 상면 측으로 노출되는 구동모터(400)의 회전샤프트(410)의 상단부에 구비될 수도 있다.

이와 같이 구성되는 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700)은 구동 모터(400)의 회전 시 마그넷(710)의 자성을 홀 센서(720)가 인식하여 모터 회전 속도 및 각도 제어를 행할 수 있도록 한다.

이러한 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단(700)은 종래 광원과 인코더 회로 모듈 및 코드 디스크로 구성되는 광다이오드 엔코더 타입에 비하여 부품 구성 및 구조 단순화로 재료비 및 공정 비용 감소로 제품의 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 하며, 광다이오드 엔코더 타입에 대비하여 라이다 장치 사이즈의 소형화 및 높은 각도 분해능을 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 스캐닝 라이다 장치는, 레이저 다이오드를 이용하여 발광하고, 3D 이미지를 수신하고, 다채널 영상신호를 직렬 영상신호로 변환 송신하고, 다채널 영상신호로 분리하고, 3D 영상 데이터를 처리하는 등의 동작을 구현하는 구성부들은 공지의 스캐닝 라이다 장치와 같이 공지의 것을 채용한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 스캐닝 라이다 장치에 따르면, 광다이오드 엔코더 타입의 회전 검출 어셈블리에 비하여 라이다의 사이즈를 소형화할 수 있으며, 높은 각도 분해능을 확보할 수 있으며, 부품 구성 및 구조 단순화로 재료비 및 공정 비용 감소로 제품의 가격 경쟁력 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전 구동원과 회전 구동체 간이 직렬의 조립 구조로 이루어져 라이다 장치의 회전체의 정렬이 확실하고 안정적으로 유지될 수 있어 보다 정밀도 높은 회전 검출이 가능하며, 모터의 회전샤프트의 과부하를 방지하고, 회전체가 안정적으로 유지된 상태에서 회전되도록 하여 회전체의 유동 및 흔들림을 방지함으로써 내구성을 향상시키며, 이에 따라 라이다 기능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 이점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 하부 지지 본체
110: 플레이트형 장착대
120: 하우징형 지지체
121: 반원통부
122: 연장부
200: 스캐닝 미러 수단
210: 사각 프레임 부재
220: 스캐닝 미러 부재
300: 모터지지 프레임 부재
310: 장착 플레이트부
311: 관통 구멍
320: 기립 플레이트부
400: 구동 모터
410: 회전샤프트
420: 모터캡
430: 구동모터 브라켓부
500: 직렬연결-회전지지 수단
510: 베어링 부재
520: 결합 부재
530: 고정 수단
531: 결합 구멍
532: 결합 부재
600: 인쇄회로기판 어셈블리
700: 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단
710: 마그넷
720: 홀 센서

Claims

스캐닝 라이더 장치에 포함되는 스캐닝 미러의 회전 속도와 각도를 검출하기 위한 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리로서,
스캐닝 미러를 회전 구동시키는 구동모터에 구비되는 마그넷; 및
상기 마그넷과 간극을 갖고 대향하며, 스캐닝 라이다 장치의 인쇄회로기판에 구비되는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 BLDC 모터의 구동모터의 상면에 구비되는 네오디움 마그넷으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리.
청구항 1 또는 청구항 2에 따른 스캐닝 라이다 장치의 회전 검출 어셈블리를 포함하는
스캐닝 라이다 장치.
하부 지지 본체;
상기 하부 지지 본체에 회전 가능하게 구비되는 스캐닝 미러 수단;
상기 하부 지지 본체의 상단에 구비되는 모터지지 프레임 부재;
상기 모터지지 프레임 부재에 구비되는 구동 모터;
상기 구동 모터의 회전샤프트와 스캐닝 미러 수단 간을 직렬 결합시켜 상기 구동 모터의 구동력을 상기 스캐닝 미러 수단에 전달하도록 구성되는 직렬연결-회전지지 수단;
상기 모터지지 프레임 부재의 상단에 구비되는 인쇄회로기판 어셈블리; 및
상기 인쇄회로기판 어셈블리와 구동 모터 간에 구성되어 스캐닝 미러 수단의 회전 속도와 각도를 검출하도록 구성되는 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치.
제4항에 있어서,
상기 스캐닝미러 회전속도-각도 검출 수단은,
상기 구동 모터의 상면에 구비되는 마그넷; 및
상기 인쇄회로기판 어셈블리의 PCB에 구비되되 상기 마그넷과 간극을 갖고 구비되는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 하부 지지 본체는 장착대, 및 상기 플레이트형 장착대의 상면에 구비되는 일부 절개된 하우징형 지지체를 포함하고,
상기 하우징형 지지체는 반원통형으로 형성되는 반원통부, 및 상기 반원통부의 일단에서 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고,
상기 모터지지 프레임 부재는 중앙부에 구동 모터의 회전샤프트가 관통하는 관통 구멍이 형성되는 장착 플레이트부, 및 상기 장착 플레이트부의 가장자리에서 상방으로 연장되어 형성되는 복수의 기립 플레이트부를 포함하고,
상기 스캐닝 미러 수단은 사각 프레임 부재, 및 상기 사각 프레임 부재의 양면에 각각 구비되는 스캐닝 미러 부재를 포함하고,
상기 구동 모터는 모터캡에 의해 커버되고 상기 모터캡과 일체로 형성되는 구동모터 브라켓부를 포함하며,
상기 직렬연결-회전지지 수단은, 상기 장착대에 구비되는 베어링 부재와, 상단부는 상기 구동모터의 회전샤프트와 결합되고, 하단부는 상기 베어링 부재에 회전 구동 가능하게 결합되며, 상기 스캐닝 미러 수단의 사각 프레임 부재를 관통하는 결합 부재, 및 상기 사각 프레임 부재와 결합 부재 간을 결합 고정시키는 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치.
제6항에 있어서,
상기 결합 부재는
상기 사각 프레임 부재의 좌우폭이 대칭되는 중심라인 상으로 형성되는 장착 구멍을 따라 관통되면서 상단부와 하단부가 각각 상기 구동모터의 회전샤프트와 베어링 부재에 결합되어 구비되는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치.
제6항에 있어서,
상기 고정 수단은, 상기 사각 프레임 부재의 측방향으로 관통되고, 나사산이 형성되는 결합 구멍, 및 상기 결합 구멍으로 결합되어 단부가 상기 결합 부재의 측면을 가압 고정시키도록 구비되는 결합 부재를 포함하고,
상기 결합 구멍은 상기 사각 프레임 부재의 상부 측과 상부 측 각각에서 좌우 동일 선상에 형성되며,
상기 결합 부재는 볼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는
스캐닝 라이다 장치.