WO2017094975A1 - Lidar and method for controlling same - Google Patents

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WO2017094975A1
WO2017094975A1 PCT/KR2016/002956 KR2016002956W WO2017094975A1 WO 2017094975 A1 WO2017094975 A1 WO 2017094975A1 KR 2016002956 W KR2016002956 W KR 2016002956W WO 2017094975 A1 WO2017094975 A1 WO 2017094975A1
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WO
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laser
unit
lidar
sensor unit
sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002956
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
정영대
Original Assignee
한화테크윈 주식회사
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method, and more particularly, to a lidar and a control method thereof.
  • a lidar may acquire data on an external environment by measuring a laser that is reflected back after colliding with an external object, a structure, or the like by irradiating a laser.
  • a rider may be installed to be fixed to the outside, and installed on a moving vehicle to scan an external environment.
  • the data scanned as described above may be transmitted to a controller and implemented as an image, and such an image may be displayed through a display unit.
  • the lidar can be utilized in various industrial fields.
  • the lidar may be utilized in a device that implements the terrain as a 3D image by scanning the terrain.
  • the rider may be mounted on an aircraft or the like and used to scan the shape of the enemy enemy.
  • the rider may be installed in a cave, a tunnel, or the like to scan the interior of the cave, the interior of the tunnel, and the like.
  • Such a lidar is specifically disclosed in Korean Patent No. 1427364 (name of the invention: a scanning system for generating a 3D indoor map using a Lidar device, and a patent holder: Asia Sea Port side).
  • Embodiments of the present invention seek to provide a lidar and a control method thereof.
  • a body portion a laser irradiation portion installed on the body portion to irradiate a laser to an external two-dimensional planar irradiation region, and an external object disposed on the body portion and disposed on the irradiation region
  • a lidar including a sensor unit configured to simultaneously receive and detect the laser reflected by the collision may be provided.
  • Embodiments of the present invention are capable of scanning a wide range.
  • embodiments of the present invention can be accurately obtained by the accurate scan of the external environment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a lidar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the control flow of the lidar shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a sensor unit illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a scan method of the lidar shown in FIG. 1.
  • a body portion a laser irradiation portion installed on the body portion to irradiate a laser to an external two-dimensional planar irradiation region, and an external object disposed on the body portion and disposed on the irradiation region
  • a lidar including a sensor unit configured to simultaneously receive and detect the laser reflected by the collision may be provided.
  • the body portion may be rotatable in a first direction and in a second direction different from the first direction.
  • the first direction may be a direction parallel to the ground.
  • the second direction may be a direction perpendicular to the ground.
  • the apparatus may further include a driving part connected to the body part to rotate the laser irradiation part and the sensor part in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction.
  • the apparatus may further include a controller for implementing an external image based on the data detected by the sensor unit.
  • the control unit may control the driving unit to rotate the laser irradiation unit and the sensor unit by a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
  • the sensor unit may include a plurality of sensors arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the step of rotating the laser irradiation unit and the sensor unit in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction the external object disposed in the scanning area of the two-dimensional form in the laser irradiation unit And projecting the light reflected on the external object and simultaneously receiving and detecting the laser beam reflected from the external object.
  • the laser irradiation unit may rotate by a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
  • At least a portion of the scan areas adjacent to each other in at least one of the first direction and the second direction may overlap each other.
  • the first direction may be a direction parallel to the ground, and the second direction may be a direction perpendicular to the ground.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a lidar according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram showing the control flow of the lidar shown in FIG. 3 is a plan view illustrating a sensor unit illustrated in FIG. 2.
  • 4 is a conceptual diagram illustrating a scan method of the lidar shown in FIG. 1.
  • the lidar 100 includes a support 110, a body 120, a laser irradiator 131, a laser generator 132, a transmission 141, a light receiver 142, and a sensor.
  • the unit 150 may include a driving unit 160, a power supply unit 170, and a controller 180.
  • the support 110 may have a space formed therein and may be formed to be fixed or movable outside. Specifically, when the support 110 is fixed to the outside, the support 110 may include a support having a plurality of frames, or may be fixed to an external object or fixed through a separate fixing member. On the other hand, when the support 110 is movable, the support 110 may be equipped with a separate engine, a driving motor, and the like, and a wheel (not shown) may be provided. However, hereinafter, the description will be made with reference to the case where the support 110 is fixed for convenience of description.
  • the body part 120 may be connected to the support part 110.
  • the body part 120 may rotate in at least one direction of the first direction D1 and the second direction D2 about the support 110.
  • the first direction D1 and the second direction D2 may be directions different from each other.
  • the first direction D1 may be a direction parallel to the ground (XY plane)
  • the second direction D2 may be a direction perpendicular to the ground (Z-axis direction).
  • the body part 120 may include a transmission part 141 and a light receiving part 142.
  • the transmission unit 141 and the light receiving unit 142 may be formed of a transparent material.
  • the transmission unit 141 and the light receiving unit 142 may respectively refract or straighten the laser.
  • the transmission unit 141 as described above may include a diffusion lens for diffusing the laser.
  • the light receiving unit 142 may include a light receiving lens for receiving a laser.
  • the laser irradiator 131 may be installed in the body 120.
  • the laser irradiator 131 may irradiate the laser to the outside and may be disposed to correspond to the transmission unit 141.
  • the laser irradiator 131 may irradiate a laser to the scan area S having a predetermined area outside.
  • the laser irradiation unit 131 may irradiate a laser formed as one.
  • the laser irradiator 131 may spectroscopically irradiate a plurality of lasers to the outside.
  • the laser will be described in detail with reference to a case where the laser is irradiated to the outside by plural spectra.
  • the laser generator 132 may generate a laser and supply the laser to the laser irradiator 131.
  • the laser generation unit 132 may be disposed in the body 120, and may be connected to the laser irradiation unit 131 by an optical fiber or the like.
  • the sensor unit 150 may simultaneously detect a laser that is irradiated to an external irradiation area through the transmission unit 141 by the laser irradiation unit 131 and then reflected by an external object to be incident on the light receiving unit 142.
  • the sensor unit 150 may simultaneously detect a plurality of lasers incident through the light receiving unit 142.
  • the sensor unit 150 may detect a laser having a predetermined area by having sensors arranged to have rows and columns.
  • the sensor unit 150 may include a plurality of sensors arranged in NxM form as shown in FIG. 3.
  • N and M are both natural numbers, and N and M may vary depending on the irradiation range of the irradiated laser, the range in which the laser is received, the size of the light receiving lens, and the like.
  • each sensor may generate data by sensing lasers corresponding to coordinates related to rows and columns, respectively.
  • the sensor unit 150 may include a 2D Avalanche photodiode (APD) sensor.
  • the sensor unit 150 may improve scan speed by providing a plurality of rows and columns of sensors.
  • the driving unit 160 may be connected to at least one of the body 120 and the support 110.
  • the driving unit 160 may rotate the body 120 in at least one of the first direction D1 and the second direction D2.
  • the driving unit 160 may include a first driving unit 161 for rotating the body 120 in the first direction D1 and a second driving unit 162 for rotating in the second direction D2.
  • the first driver 161 as described above may be formed in various forms.
  • the first driver 161 may include a motor that is directly connected to the body 120.
  • the first driving unit 161 may include a gear unit connected to the body unit 120 and a motor connected to the gear unit.
  • the first driving unit 161 may include a speed reducer connected to the body 120 and a motor connected to the reducer.
  • the first driving unit 161 is not limited to the above, and may include all devices and structures connected to the body 120 to rotate the body 120 in the first direction D1.
  • the first driving unit 161 will be described in detail with reference to a case including a motor for convenience of description.
  • the first driving unit 161 as described above may be installed on the support 110, and the body 120 may be connected to the first driving unit 161. According to the operation of the first driving unit 161, the body 120 may rotate in the first direction D1.
  • the second driver 162 may be connected to the body 120 to rotate the body 120 in the second direction D2.
  • the second driver 162 may be formed in the same or similar to the first driver 161.
  • the second driving unit 162 will be described in detail with reference to a case including a motor.
  • the second driving unit 162 as described above may be installed in the body unit 120 to rotate the transmission unit 141, the light receiving unit 142, the laser irradiation unit 131, and the sensor unit 150 in the second direction D2. have.
  • the second driver 162 may connect the body 120 and the support 110 to rotate the body 120 in the second direction D2.
  • the second driving unit 162 may be connected to the first driving unit 161 and the body unit 120 to rotate the body unit 120 in the second direction D2.
  • the first driver 161 and the second driver 162 may be connected by a separate bracket or the like.
  • the second driver 162 will be described in detail with reference to a case where the second driver 162 is connected to the first driver 161.
  • the power supply unit 170 may be disposed in at least one of the body 120 and the support 110.
  • the power supply unit 170 may include a rechargeable battery that is in a chargeable form.
  • the power supply unit 170 may include a connector connected to the outside.
  • the controller 180 may be disposed in at least one of the body 120 and the support 110. In another embodiment, the controller 180 may be disposed outside the body 120 and the support 110. At this time, the control unit 180 and other components of the lidar 100 may be connected by wireless or wired.
  • the controller 180 as described above may be formed in various forms.
  • the controller 180 may be formed in the form of a circuit board.
  • the controller 180 may include a personal computer, a notebook computer, a portable terminal, a mobile phone, a PDA, and the like.
  • the lidar 100 can be arranged in a desired place.
  • the lidar 100 may be mounted on a movable object such as a car, a ship, or an airplane.
  • the support 110 may be a body of a car, a ship, an airplane, and the like.
  • the lidar 100 may be seated or fixed on the ground, a building, or the like.
  • the controller 180 may start the operation of the lidar 100.
  • the laser generator 132 may generate a laser and transmit the laser to the laser irradiator 131, and the laser irradiator 131 may irradiate the laser to the outside.
  • the laser irradiator 131 may irradiate a plurality of lasers to the outside, and the plurality of lasers may be diffused through the transmission unit 141 to be irradiated to the outside.
  • the plurality of lasers irradiated to the outside may form a scan area S that is a constant area from the outside.
  • the laser may be reflected after being irradiated to various objects, terrain, and the like.
  • the reflected laser may be incident to the sensor unit 150 through the light receiving unit 142.
  • the sensor unit 150 may acquire 3D data in the scan area S based on the incident laser as described above. In detail, the sensor unit 150 may simultaneously detect a plurality of lasers reflected from the scan area S. FIG. At this time, the sensor unit 150 may calculate the coordinates of the laser incident on each sensor through the array-type sensor as described above. For example, in the case of the first sensor, the controller 180 may set 1 to reference coordinates based on a rotation angle of the body 120 in the first direction D1 and a rotation angle in the second direction D2. The X and Y coordinates of the laser incident on the sensor can be calculated.
  • the controller 180 may calculate the Z-coordinate based on the time from the irradiation of the laser incident to the first sensor to the reflected and detected by the first sensor or the intensity of the laser.
  • the controller 180 may store a data table or a relational expression for measuring the coordinates of the reflected laser as described above.
  • the above operation may be performed for a plurality of sensors, respectively. Therefore, the sensor unit 150 may detect an external object based on the value detected by each sensor.
  • the controller 180 may drive one of the first driver 161 or the second driver 162 to rotate the laser irradiator 131 and the sensor unit 150.
  • the controller 180 may configure various rotation directions and methods of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150.
  • the controller 180 operates the first driver 161 to rotate the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a first angle, and then operates the laser.
  • the first scan area S1 may be irradiated.
  • the controller 180 operates the first driving unit 161 again to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a second angle, and then rotates the laser in the first scan area ( The second scan area S2 adjacent to S1 may be irradiated.
  • the controller 180 may irradiate a laser to connect the scan areas S to each other in the first direction D1 by performing the above operation a plurality of times.
  • the laser irradiated as described above may be reflected to an object, a terrain, or the like disposed in each scan area S and may be incident to the sensor unit 150 through the light receiving unit 142.
  • the sensor unit 150 may sequentially detect the laser reflected in each scan area S by moving at the same angle with the laser irradiator 131.
  • the controller 180 may acquire data corresponding to scan areas S connected to each other. After the above operation is completed, the controller 180 may control the second driver 162 to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 by a third angle in the second direction D2. In addition, the controller 180 controls the first driver 161 to sequentially acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 as described above. Such control may be performed based on data previously set in the controller 180 or input from the outside. In more detail, the controller 180 may perform the above control based on a set time, a set area, a set angle, and the like. In addition, the controller 180 may perform the above control based on an input signal input through the input unit 190 from an external user.
  • the controller 180 may control the second driver 162 first to acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the second direction D2.
  • the controller 180 may control the first driving unit 161 to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a predetermined angle.
  • the controller 180 may control the second driver 162 again to acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the second direction D2.
  • the above operation may be repeatedly performed as described above until it corresponds to a value set in the controller 180.
  • the controller 180 may divide the entire scan area A into a two-dimensional scan area S and proceed with the scan.
  • the entire scan area A may include all of the peripheries of the lidar 100.
  • the entire scan area A may include all 360 degrees of the lidar 100 with respect to the lidar 100.
  • the entire scan area A may be limited to only a certain angle with respect to the lidar 100.
  • the entire scan area A may include only a front portion of the lidar 100. In this case, the entire scan area A and the scan area S may be the same.
  • the controller 180 may control the first driver 161 and the second driver 162 in various ways. For example, as an example, the controller 180 may calculate the rotation angles of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 based on the operating time of the first driving unit 161 and the second driving unit 162. have. In another embodiment, the controller 180 may calculate rotation angles of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 based on encoder values of the first driver 161 and the second driver 162.
  • the controller 180 may generate 3D data based on the data. In this case, the controller 180 may delete one as the data of the overlapped area B overlapping between the adjacent scan areas S is overlapped. In another embodiment, the controller 180 may compare the data of the overlapped areas B overlapping with the adjacent scan areas S and use the same to remove noise.
  • the overall operation as described above may be performed a plurality of times. That is, the controller 180 can scan the same scan area S a plurality of times. For example, the controller 180 may control the lidar 100 to scan the set range once again after the scan-in is completed in the set range.
  • the measured data as described above may be formed in the form of a three-dimensional image and displayed on the external output unit 191.
  • the output unit 191 may include a display panel, a printer, a portable terminal, and the like.
  • the lidar 100 can process a large amount of data at the same time by scanning the scan area S in a planar shape and dataizing the lasers received at the same time.
  • the lidar 100 scans the plurality of scan areas S to form three-dimensional data of a setting range, thereby enabling accurate generation of scan data.
  • the lidar 100 can scan a wide range by scanning the two-dimensional scan area (S). In addition, since the lidar 100 can be precisely scanned, it is possible to calculate data on an accurate external environment.
  • the lidar 100 can be scanned quickly by simultaneously scanning the two-dimensional scan area S and processing data.
  • the lidar 100 scans the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 while rotating in at least one of the first direction D1 and the second direction D2.
  • the laser irradiated from the lens may overcome the limitation of the field of view (FOV) of the laser irradiation unit 141 according to the fixing.
  • FOV field of view
  • the external environment can be scanned, and embodiments of the present invention can be applied to industrial lidar, military lidar, medical lidar, and the like. .

Abstract

Disclosed are a LIDAR and a method for controlling the same, the LIDAR being capable of scanning a wide range and precisely scanning external environments, thereby being capable of obtaining accurate data. The present invention comprises: a body part; a laser irradiation part, which is installed on the body part, for irradiating a laser to an external two-dimensional plane-shaped irradiation area; and a sensor part, which is installed on the body part, for simultaneously receiving and sensing the laser which is reflected by colliding with an external object disposed in the irradiation area.

Description

라이다 및 그의 제어방법Lidar and its control method
본 발명은 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라이다 및 그의 제어방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and a method, and more particularly, to a lidar and a control method thereof.
일반적으로 라이다는 레이저를 조사하여 외부의 물체, 구조물 등에 충돌한 후 반사되어 돌아오는 레이저를 측정함으로써 외부 환경에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 라이다는 외부에 고정되도록 설치될 수 있으며, 이동하는 차량 등에 설치되어 외부 환경을 스캔할 수 있다. 상기와 같이 스캔된 데이터는 제어부 등으로 전송되어 이미지로 구현될 수 있으며, 이러한 이미지는 디스플레이부를 통하여 표시될 수 있다. In general, a lidar may acquire data on an external environment by measuring a laser that is reflected back after colliding with an external object, a structure, or the like by irradiating a laser. Such a rider may be installed to be fixed to the outside, and installed on a moving vehicle to scan an external environment. The data scanned as described above may be transmitted to a controller and implemented as an image, and such an image may be displayed through a display unit.
상기와 같은 라이다는 다양한 산업분야에서 활용될 수 있다. 예를 들면, 라이다는 지형을 스캔함으로써 지형을 3차원 영상으로 구현하는 장치에 활용될 수 있다. 또한, 라이다는 항공기 등에 장착되어 적지의 형태를 스캔하기 위하여 활용될 수 있다. 라이다는 상기의 경우 이외에도 동굴, 터널 등에 설치되어 동굴 내부, 터널 내부 등을 스캔하는 것도 가능하다. Such a lidar can be utilized in various industrial fields. For example, the lidar may be utilized in a device that implements the terrain as a 3D image by scanning the terrain. In addition, the rider may be mounted on an aircraft or the like and used to scan the shape of the enemy enemy. In addition to the above cases, the rider may be installed in a cave, a tunnel, or the like to scan the interior of the cave, the interior of the tunnel, and the like.
이러한 라이다는 대한민국등록특허 제1427364호(발명의 명칭 : 라이다 장치를 이용한 3D 실내지도 생성용 스캔시스템, 특허권자 : ㈜아세아항측)에 구체적으로 개시되어 있다.Such a lidar is specifically disclosed in Korean Patent No. 1427364 (name of the invention: a scanning system for generating a 3D indoor map using a Lidar device, and a patent holder: Asia Sea Port side).
본 발명의 실시예들은 라이다 및 그의 제어방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to provide a lidar and a control method thereof.
본 발명의 일 측면은, 바디부와, 상기 바디부에 설치되어 외부의 2차원 평면 형태의 조사영역에 레이저를 조사하는 레이저조사부와, 상기 바디부에 설치되어 상기 조사영역의 배치된 외부의 물체에 충돌하여 반사되는 상기 레이저를 동시에 수광하여 감지하는 센서부를 포함하는 라이다를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a body portion, a laser irradiation portion installed on the body portion to irradiate a laser to an external two-dimensional planar irradiation region, and an external object disposed on the body portion and disposed on the irradiation region A lidar including a sensor unit configured to simultaneously receive and detect the laser reflected by the collision may be provided.
본 발명의 실시예들은 넓은 범위를 스캔하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 외부 환경에 대한 정밀한 스캔이 가능함으로써 정확한 데이터의 획득이 가능하다.Embodiments of the present invention are capable of scanning a wide range. In addition, embodiments of the present invention can be accurately obtained by the accurate scan of the external environment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a lidar according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 라이다의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram showing the control flow of the lidar shown in FIG.
도 3은 도 2에 도시된 센서부를 보여주는 평면도이다.3 is a plan view illustrating a sensor unit illustrated in FIG. 2.
도 4는 도 1에 도시된 라이다의 스캔 방식을 보여주는 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a scan method of the lidar shown in FIG. 1.
본 발명의 일 측면은, 바디부와, 상기 바디부에 설치되어 외부의 2차원 평면 형태의 조사영역에 레이저를 조사하는 레이저조사부와, 상기 바디부에 설치되어 상기 조사영역의 배치된 외부의 물체에 충돌하여 반사되는 상기 레이저를 동시에 수광하여 감지하는 센서부를 포함하는 라이다를 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a body portion, a laser irradiation portion installed on the body portion to irradiate a laser to an external two-dimensional planar irradiation region, and an external object disposed on the body portion and disposed on the irradiation region A lidar including a sensor unit configured to simultaneously receive and detect the laser reflected by the collision may be provided.
또한, 상기 바디부는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 회전 가능하다. The body portion may be rotatable in a first direction and in a second direction different from the first direction.
또한, 상기 제1 방향은 지면에 평행한 방향일 수 있다. In addition, the first direction may be a direction parallel to the ground.
또한, 상기 제2 방향은 지면에 수직인 방향일 수 있다. In addition, the second direction may be a direction perpendicular to the ground.
또한, 상기 바디부에 연결되어 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 레이저 조사부 및 상기 센서부를 회전시키는 구동부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a driving part connected to the body part to rotate the laser irradiation part and the sensor part in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction.
또한, 상기 센서부에서 감지된 데이터를 근거로 외부 영상을 구현하는 제어부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a controller for implementing an external image based on the data detected by the sensor unit.
또한, 상기 제어부는 상기 상기 레이저 조사부 및 상기 센서부를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나로 일정 각도씩 회전하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다. The control unit may control the driving unit to rotate the laser irradiation unit and the sensor unit by a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
또한, 상기 센서부는 복수개의 행과 복수개의 열로 배열된 복수개의 센서를 포함할 수 있다. In addition, the sensor unit may include a plurality of sensors arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.
본 발명의 다른 측면은, 레이저 조사부와 센서부를 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향 중 적어도 하나로 회전시키는 단계와, 상기 레이저 조사부에서 레이저를 2차원 형태의 스캔 영역에 배치된 외부 물체에 투영하는 단계와, 상기 외부 물체에서 반사된 상기 레이저를 상기 센서부에서 동시에 수광하여 감지하는 단계를 포함하는 라이다 제어방법을 제공할 수 있다. According to another aspect of the invention, the step of rotating the laser irradiation unit and the sensor unit in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction, the external object disposed in the scanning area of the two-dimensional form in the laser irradiation unit And projecting the light reflected on the external object and simultaneously receiving and detecting the laser beam reflected from the external object.
또한, 상기 레이저 조사부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 일정각도씩 회전할 수 있다. In addition, the laser irradiation unit may rotate by a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
또한, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 영역은 적어도 일부분이 서로 겹칠 수 있다. In addition, at least a portion of the scan areas adjacent to each other in at least one of the first direction and the second direction may overlap each other.
또한, 상기 제1 방향은 지면에 평행한 방향이고, 상기 제2 방향은 지면에 수직한 방향일 수 있다. The first direction may be a direction parallel to the ground, and the second direction may be a direction perpendicular to the ground.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 라이다의 제어흐름을 보여주는 블록도이다. 도 3은 도 2에 도시된 센서부를 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 라이다의 스캔 방식을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a lidar according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram showing the control flow of the lidar shown in FIG. 3 is a plan view illustrating a sensor unit illustrated in FIG. 2. 4 is a conceptual diagram illustrating a scan method of the lidar shown in FIG. 1.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 라이다(100)는 지지부(110), 바디부(120), 레이저 조사부(131), 레이저 생성부(132), 투과부(141), 수광부(142), 센서부(150), 구동부(160), 전원부(170) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다. 1 to 4, the lidar 100 includes a support 110, a body 120, a laser irradiator 131, a laser generator 132, a transmission 141, a light receiver 142, and a sensor. The unit 150 may include a driving unit 160, a power supply unit 170, and a controller 180.
지지부(110)는 내부에 공간이 형성될 수 있으며, 외부에 고정되거나 이동 가능하도록 형성될 수 있다. 구체적으로 지지부(110)가 외부에 고정되는 경우, 지지부(110)는 복수개의 프레임을 구비하는 지지대를 포함하거나, 외부 물체에 안착되거나 별도의 고정부재를 통하여 고정될 수 있다. 반면, 지지부(110)가 이동 가능한 경우 지지부(110)에는 별도의 엔진, 구동모터 등이 탑재되고, 바퀴(미도시)가 구비될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 지지부(110)가 고정되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.The support 110 may have a space formed therein and may be formed to be fixed or movable outside. Specifically, when the support 110 is fixed to the outside, the support 110 may include a support having a plurality of frames, or may be fixed to an external object or fixed through a separate fixing member. On the other hand, when the support 110 is movable, the support 110 may be equipped with a separate engine, a driving motor, and the like, and a wheel (not shown) may be provided. However, hereinafter, the description will be made with reference to the case where the support 110 is fixed for convenience of description.
바디부(120)는 지지부(110)에 연결될 수 있다. 바디부(120)는 지지부(110)를 중심으로 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2) 중 적어도 한 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 상이한 방향일 수 있다. 구체적으로 제1 방향(D1)은 지면(XY평면)에 평행한 방향이고, 제2 방향(D2)은 지면에 수직한 방향(Z축방향)일 수 있다. The body part 120 may be connected to the support part 110. The body part 120 may rotate in at least one direction of the first direction D1 and the second direction D2 about the support 110. In this case, the first direction D1 and the second direction D2 may be directions different from each other. In detail, the first direction D1 may be a direction parallel to the ground (XY plane), and the second direction D2 may be a direction perpendicular to the ground (Z-axis direction).
바디부(120)에는 투과부(141)와 수광부(142)가 구비될 수 있다. 이때, 투과부(141)와 수광부(142)는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 특히 투과부(141)와 수광부(142)는 각각 레이저를 굴절시키거나 직진시킬 수 있다. The body part 120 may include a transmission part 141 and a light receiving part 142. In this case, the transmission unit 141 and the light receiving unit 142 may be formed of a transparent material. In particular, the transmission unit 141 and the light receiving unit 142 may respectively refract or straighten the laser.
상기와 같은 투과부(141)는 레이저를 확산시키는 확산렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 수광부(142)는 레이저를 수광하는 수광렌즈를 포함할 수 있다. The transmission unit 141 as described above may include a diffusion lens for diffusing the laser. In addition, the light receiving unit 142 may include a light receiving lens for receiving a laser.
레이저 조사부(131)는 바디부(120) 내부에 설치될 수 있다. 이때, 레이저 조사부(131)는 레이저를 외부로 조사할 수 있으며, 투과부(141)에 대응되도록 배치될 수 있다. The laser irradiator 131 may be installed in the body 120. In this case, the laser irradiator 131 may irradiate the laser to the outside and may be disposed to correspond to the transmission unit 141.
레이저 조사부(131)는 외부에 일정한 면적을 갖는 스캔 영역(S)에 레이저를 조사할 수 있다. 이때, 레이저 조사부(131)는 하나로 형성된 레이저를 조사할 수 있다. 다른 실시예로써 레이저 조사부(131)는 복수개의 레이저를 분광하여 외부로 조사하는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 레이저를 복수개로 분광하여 외부로 조사하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. The laser irradiator 131 may irradiate a laser to the scan area S having a predetermined area outside. In this case, the laser irradiation unit 131 may irradiate a laser formed as one. In another embodiment, the laser irradiator 131 may spectroscopically irradiate a plurality of lasers to the outside. Hereinafter, for convenience of description, the laser will be described in detail with reference to a case where the laser is irradiated to the outside by plural spectra.
레이저 생성부(132)는 레이저를 생성하여 레이저 조사부(131)로 공급할 수 있다. 이때, 레이저 생성부(132)는 바디부(120) 내부에 배치될 수 있으며, 레이저 조사부(131)와 광섬유 등으로 연결될 수 있다. The laser generator 132 may generate a laser and supply the laser to the laser irradiator 131. In this case, the laser generation unit 132 may be disposed in the body 120, and may be connected to the laser irradiation unit 131 by an optical fiber or the like.
센서부(150)는 레이저 조사부(131)에서 투과부(141)를 통하여 외부의 조사영역에 조사된 후 외부 물체에 반사되어 수광부(142)로 입사되는 레이저를 동시에 감지할 수 있다. 이때, 센서부(150)는 수광부(142)를 통하여 입사되는 복수개의 레이저를 동시에 감지할 수 있다. 구체적으로 센서부(150)는 행과 열을 갖도록 배열된 센서들을 구비함으로써 일정한 면적을 갖는 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들면, 센서부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 NxM 형태로 배열되는 복수개의 센서를 포함할 수 있다. 여기서 N과 M은 모두 자연수이고, N과 M은 조사된 레이저의 조사 범위, 레이저가 수광되는 범위, 수광렌즈 등의 크기에 따라서 가변할 수 있다. 이때, 각 센서는 행과 열과 관련된 좌표에 해당하는 레이저를 각각 감지함으로써 데이터를 생성할 수 있다. 특히 센서부(150)는 2D APD(Avalanche photodiode) 센서를 포함할 수 있다. 또한, 센서부(150)는 센서들의 행과 열을 복수개 구비함으로써 스캔 속도를 향상시킬 수 있다. The sensor unit 150 may simultaneously detect a laser that is irradiated to an external irradiation area through the transmission unit 141 by the laser irradiation unit 131 and then reflected by an external object to be incident on the light receiving unit 142. In this case, the sensor unit 150 may simultaneously detect a plurality of lasers incident through the light receiving unit 142. In detail, the sensor unit 150 may detect a laser having a predetermined area by having sensors arranged to have rows and columns. For example, the sensor unit 150 may include a plurality of sensors arranged in NxM form as shown in FIG. 3. Here, N and M are both natural numbers, and N and M may vary depending on the irradiation range of the irradiated laser, the range in which the laser is received, the size of the light receiving lens, and the like. In this case, each sensor may generate data by sensing lasers corresponding to coordinates related to rows and columns, respectively. In particular, the sensor unit 150 may include a 2D Avalanche photodiode (APD) sensor. In addition, the sensor unit 150 may improve scan speed by providing a plurality of rows and columns of sensors.
구동부(160)는 바디부(120)와 지지부(110) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 구동부(160)는 바디부(120)를 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2) 중 적어도 하나의 방향으로 회전시킬 수 있다. 구체적으로 구동부(160)는 바디부(120)를 제1 방향(D1)으로 회전시키는 제1 구동부(161) 및 제2 방향(D2)으로 회전시키는 제2 구동부(162)를 포함할 수 있다. The driving unit 160 may be connected to at least one of the body 120 and the support 110. The driving unit 160 may rotate the body 120 in at least one of the first direction D1 and the second direction D2. In more detail, the driving unit 160 may include a first driving unit 161 for rotating the body 120 in the first direction D1 and a second driving unit 162 for rotating in the second direction D2.
상기와 같은 제1 구동부(161)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예로써 제1 구동부(161)는 바디부(120)와 직접 연결되는 모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 제1 구동부(161)는 바디부(120)와 연결되는 기어유닛, 기어유닛과 연결되는 모터를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서 제1 구동부(161)는 바디부(120)와 연결되는 감속기 및 감속기와 연결되는 모터를 포함하는 것도 가능하다. 이때, 제1 구동부(161)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 바디부(120)와 연결되어 바디부(120)를 상기 제1 방향(D1)으로 회전시키는 모든 장치 및 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 구동부(161)가 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. The first driver 161 as described above may be formed in various forms. For example, as an example, the first driver 161 may include a motor that is directly connected to the body 120. In another embodiment, the first driving unit 161 may include a gear unit connected to the body unit 120 and a motor connected to the gear unit. In another embodiment, the first driving unit 161 may include a speed reducer connected to the body 120 and a motor connected to the reducer. In this case, the first driving unit 161 is not limited to the above, and may include all devices and structures connected to the body 120 to rotate the body 120 in the first direction D1. However, hereinafter, the first driving unit 161 will be described in detail with reference to a case including a motor for convenience of description.
상기와 같은 제1 구동부(161)는 지지부(110)에 설치될 수 있으며, 바디부(120)가 연결될 수 있다. 제1 구동부(161)의 작동에 따라서 바디부(120)는 제1 방향(D1)으로 회전할 수 있다. The first driving unit 161 as described above may be installed on the support 110, and the body 120 may be connected to the first driving unit 161. According to the operation of the first driving unit 161, the body 120 may rotate in the first direction D1.
제2 구동부(162)는 바디부(120)와 연결되어 바디부(120)를 제2 방향(D2)으로 회전시킬 수 있다. 이때, 제2 구동부(162)는 제1 구동부(161)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 구동부(162)는 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. The second driver 162 may be connected to the body 120 to rotate the body 120 in the second direction D2. In this case, the second driver 162 may be formed in the same or similar to the first driver 161. However, hereinafter, for convenience of description, the second driving unit 162 will be described in detail with reference to a case including a motor.
상기와 같은 제2 구동부(162)는 바디부(120)에 설치되어 투과부(141), 수광부(142), 레이저 조사부(131), 센서부(150)를 제2 방향(D2)으로 회전시킬 수 있다. 다른 실시예로써 제2 구동부(162)는 바디부(120)와 지지부(110)를 연결하여 바디부(120)를 제2 방향(D2)으로 회전시키는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 제2 구동부(162)는 제1 구동부(161) 및 바디부(120)와 연결되어 바디부(120)를 제2 방향(D2)으로 회전시키는 것도 가능하다. 이때, 제1 구동부(161)와 제2 구동부(162)는 별도의 브라켓 등으로 연결될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 구동부(162)는 제1 구동부(161)와 연결되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. The second driving unit 162 as described above may be installed in the body unit 120 to rotate the transmission unit 141, the light receiving unit 142, the laser irradiation unit 131, and the sensor unit 150 in the second direction D2. have. In another embodiment, the second driver 162 may connect the body 120 and the support 110 to rotate the body 120 in the second direction D2. In another embodiment, the second driving unit 162 may be connected to the first driving unit 161 and the body unit 120 to rotate the body unit 120 in the second direction D2. In this case, the first driver 161 and the second driver 162 may be connected by a separate bracket or the like. Hereinafter, for convenience of description, the second driver 162 will be described in detail with reference to a case where the second driver 162 is connected to the first driver 161.
전원부(170)는 바디부(120) 및 지지부(110) 중 적어도 하나의 내부에 배치될 수 있다. 이때, 전원부(170)는 충전 가능한 형태인 2차전지를 포함할 수 있다. 또한, 전원부(170)는 외부와 연결되는 커넥터 등을 포함하는 것도 가능하다. The power supply unit 170 may be disposed in at least one of the body 120 and the support 110. In this case, the power supply unit 170 may include a rechargeable battery that is in a chargeable form. In addition, the power supply unit 170 may include a connector connected to the outside.
제어부(180)는 바디부(120) 및 지지부(110) 중 적어도 하나의 내부에 배치될 수 있다. 다른 실시예로써 제어부(180)는 바디부(120) 및 지지부(110)의 외부에 배치되는 것도 가능하다. 이때, 제어부(180)와 라이다(100)의 다른 구성요소들은 무선 또는 유선 등으로 연결될 수 있다. The controller 180 may be disposed in at least one of the body 120 and the support 110. In another embodiment, the controller 180 may be disposed outside the body 120 and the support 110. At this time, the control unit 180 and other components of the lidar 100 may be connected by wireless or wired.
상기와 같은 제어부(180)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제어부(180)는 회로기판 형태로 형성될 수 있다. 다른 실시예로써 제어부(180)는 개인용 컴퓨터, 노트북, 휴대용 단말기, 휴대폰, PDA 등을 포함할 수 있다. The controller 180 as described above may be formed in various forms. For example, the controller 180 may be formed in the form of a circuit board. In another embodiment, the controller 180 may include a personal computer, a notebook computer, a portable terminal, a mobile phone, a PDA, and the like.
한편, 상기와 같은 라이다(100)의 작동 상태를 살펴보면, 우선 라이다(100)를 원하는 장소에 배치할 수 있다. 이때, 라이다(100)는 자동차, 선박, 비행기 등과 같이 이동 가능한 물체에 탑제된 상태일 수 있다. 이러한 경우 지지부(110)는 자동차, 선박, 비행기 등의 몸체일 수 있다. 다른 실시예로써 라이다(100)는 지면, 건물 등에 안착되거나 고정된 상태일 수 있다. On the other hand, looking at the operating state of the lidar 100 as described above, first, the lidar 100 can be arranged in a desired place. In this case, the lidar 100 may be mounted on a movable object such as a car, a ship, or an airplane. In this case, the support 110 may be a body of a car, a ship, an airplane, and the like. In another embodiment, the lidar 100 may be seated or fixed on the ground, a building, or the like.
상기와 같이 설치된 후 제어부(180)는 라이다(100)의 작동을 시작시킬 수 있다. 이때, 레이저 생성부(132)는 레이저를 생성하여 레이저 조사부(131)로 전달하고 레이저 조사부(131)는 레이저를 외부로 조사할 수 있다. After the installation as described above, the controller 180 may start the operation of the lidar 100. In this case, the laser generator 132 may generate a laser and transmit the laser to the laser irradiator 131, and the laser irradiator 131 may irradiate the laser to the outside.
상기와 같은 경우 레이저 조사부(131)는 복수개의 레이저를 외부로 조사할 수 있으며, 복수개의 레이저는 투과부(141)를 통과하여 확산되어 외부로 조사될 수 있다. 이때, 외부에 조사된 복수개의 레이저는 외부에서 일정한 영역인 스캔 영역(S)을 형성할 수 있다. In this case, the laser irradiator 131 may irradiate a plurality of lasers to the outside, and the plurality of lasers may be diffused through the transmission unit 141 to be irradiated to the outside. In this case, the plurality of lasers irradiated to the outside may form a scan area S that is a constant area from the outside.
스캔 영역(S) 내부에는 다양한 물체, 지형 등이 배치될 수 있다. 이때, 다양한 물체, 지형 등에 레이저가 조사된 후 반사될 수 있다. 반사된 레이저는 수광부(142)를 통하여 센서부(150)로 입사될 수 있다. Various objects, terrains, and the like may be disposed in the scan area S. FIG. In this case, the laser may be reflected after being irradiated to various objects, terrain, and the like. The reflected laser may be incident to the sensor unit 150 through the light receiving unit 142.
센서부(150)는 상기와 같이 입사된 레이저를 근거로 스캔 영역(S)에 있는 3차원 데이터를 획득할 수 있다. 구체적으로 센서부(150)는 스캔 영역(S)에서 반사된 복수개의 레이저를 동시에 감지할 수 있다. 이때, 센서부(150)는 상기에서 설명한 것과 같이 어레이 형태의 센서를 통하여 각 센서에 입사된 레이저의 좌표를 산출할 수 있다. 예를 들면, 1번 센서의 경우, 제어부(180)는 바디부(120)의 제1 방향(D1)으로의 회전 각도 및 제2 방향(D2)으로의 회전 각도를 근거로 기준 좌표에 대해서 1번 센서에 입사되는 레이저 의 X좌표와 Y좌표를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 1번 센서에 입사되는 레이저가 조사된 후 반사되어 1번 센서에서 감지될 때까지의 시간 또는 레이저의 세기 등을 근거로 Z좌표를 산출할 수 있다. 이때, 제어부(180)에는 상기와 같이 반사된 레이저의 좌표를 측정하기 위한 데이터 테이블 또는 관계식이 저장된 상태일 수 있다. The sensor unit 150 may acquire 3D data in the scan area S based on the incident laser as described above. In detail, the sensor unit 150 may simultaneously detect a plurality of lasers reflected from the scan area S. FIG. At this time, the sensor unit 150 may calculate the coordinates of the laser incident on each sensor through the array-type sensor as described above. For example, in the case of the first sensor, the controller 180 may set 1 to reference coordinates based on a rotation angle of the body 120 in the first direction D1 and a rotation angle in the second direction D2. The X and Y coordinates of the laser incident on the sensor can be calculated. In addition, the controller 180 may calculate the Z-coordinate based on the time from the irradiation of the laser incident to the first sensor to the reflected and detected by the first sensor or the intensity of the laser. In this case, the controller 180 may store a data table or a relational expression for measuring the coordinates of the reflected laser as described above.
상기와 같은 작업은 복수개의 센서에 대해서 각각 진행될 수 있다. 따라서 센서부(150)는 각각의 센서에서 감지된 값을 근거로 외부의 물체를 감지할 수 있다. The above operation may be performed for a plurality of sensors, respectively. Therefore, the sensor unit 150 may detect an external object based on the value detected by each sensor.
상기와 같은 작업이 완료된 후 제어부(180)는 제1 구동부(161) 또는 제2 구동부(162) 중 하나를 구동하여 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 회전시킬 수 있다. After the above operation is completed, the controller 180 may drive one of the first driver 161 or the second driver 162 to rotate the laser irradiator 131 and the sensor unit 150.
이때, 제어부(180)는 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)의 회전 방향 및 방법을 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예로써 제어부(180)는 제1 구동부(161)를 작동시켜 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제1 방향(D1)으로 제1 각도만큼 회전시킨 후 레이저를 제1 스캔 영역(S1)에 조사할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 다시 제1 구동부(161)를 작동시켜 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제1 방향(D1)으로 제2 각도만큼 회전시킨 후 레이저를 제1 스캔 영역(S1)과 인접한 제2 스캔 영역(S2)에 조사할 수 있다. 이때, 제1 스캔 영역(S1)과 제2 스캔 영역(S2)은 적어도 일부분이 겹칠 수 있으며, 다른 실시예로써 제1 스캔 영역(S1)과 제2 스캔 영역(S2)의 경계가 서로 일치하는 것도 가능하다. 제어부(180)는 상기와 같은 작업을 복수번 수행함으로써 제1 방향(D1)으로 스캔 영역(S)을 서로 연결되도록 레이저를 조사할 수 있다. 상기와 같이 조사된 레이저는 각 스캔 영역(S)에 배치된 물체, 지형 등에 반사되어 수광부(142)를 통하여 센서부(150)로 입사될 수 있다. 센서부(150)는 레이저 조사부(131)와 동시에 동일한 각도로 움직여 각 스캔 영역(S)에서 반사된 레이저를 순차적으로 감지할 수 있다. 따라서 제어부(180)는 서로 연결되는 스캔 영역(S)에 해당하는 데이터를 획득할 수 있다. 상기와 같은 작업이 완료된 후 제어부(180)는 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제2 방향(D2)으로 제3 각도만큼 회전시키도록 제2 구동부(162)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 제1 구동부(161)를 제어하여 상기와 같이 순차적으로 제1 방향(D1)으로 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 회전시키면서 데이터를 획득할 수 있다. 상기와 같은 제어는 제어부(180)에 미리 설정되거나 외부로부터 입력된 데이터에 근거하여 수행될 수 있다. 구체적으로 제어부(180)는 설정된 시간, 설정된 면적, 설정된 각도 등에 근거하여 상기와 같은 제어를 진행할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 외부의 사용자로부터 입력부(190)를 통하여 입력된 입력신호에 근거하여 상기와 같은 제어를 진행하는 것도 가능하다. In this case, the controller 180 may configure various rotation directions and methods of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150. For example, as an example, the controller 180 operates the first driver 161 to rotate the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a first angle, and then operates the laser. The first scan area S1 may be irradiated. In addition, the controller 180 operates the first driving unit 161 again to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a second angle, and then rotates the laser in the first scan area ( The second scan area S2 adjacent to S1 may be irradiated. In this case, at least a portion of the first scan area S1 and the second scan area S2 may overlap each other, and in another embodiment, the boundary between the first scan area S1 and the second scan area S2 coincides with each other. It is also possible. The controller 180 may irradiate a laser to connect the scan areas S to each other in the first direction D1 by performing the above operation a plurality of times. The laser irradiated as described above may be reflected to an object, a terrain, or the like disposed in each scan area S and may be incident to the sensor unit 150 through the light receiving unit 142. The sensor unit 150 may sequentially detect the laser reflected in each scan area S by moving at the same angle with the laser irradiator 131. Accordingly, the controller 180 may acquire data corresponding to scan areas S connected to each other. After the above operation is completed, the controller 180 may control the second driver 162 to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 by a third angle in the second direction D2. In addition, the controller 180 controls the first driver 161 to sequentially acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 as described above. Such control may be performed based on data previously set in the controller 180 or input from the outside. In more detail, the controller 180 may perform the above control based on a set time, a set area, a set angle, and the like. In addition, the controller 180 may perform the above control based on an input signal input through the input unit 190 from an external user.
다른 실시예로써 제어부(180)는 제2 구동부(162)를 먼저 제어하여 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제2 방향(D2)으로 회전시키면서 데이터를 획득하는 것도 가능하다. 이때, 상기와 같은 작업이 완료되면, 제어부(180)는 제1 구동부(161)를 제어하여 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제1 방향(D1)으로 일정 각도 회전시킬 수 있다. 이후 제어부(180)는 다시 제2 구동부(162)를 제어하여 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)를 제2 방향(D2)으로 회전시키면서 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 상기와 같은 작업은 상기에서 설명한 바와 같이 반복하여 제어부(180)에 설정된 값에 해당할 때까지 수행될 수 있다. As another example, the controller 180 may control the second driver 162 first to acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the second direction D2. In this case, when the above operation is completed, the controller 180 may control the first driving unit 161 to rotate the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 in the first direction D1 by a predetermined angle. Thereafter, the controller 180 may control the second driver 162 again to acquire data while rotating the laser irradiator 131 and the sensor unit 150 in the second direction D2. In this case, the above operation may be repeatedly performed as described above until it corresponds to a value set in the controller 180.
즉, 제어부(180)는 전체 스캔 영역(A)를 2차원 형태의 스캔 영역(S)으로 복수개 분할하여 스캔을 진행할 수 있다. 이때, 전체 스캔 영역(A)은 라이다(100)의 주변을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 전체 스캔 영역(A)은 라이다(100)를 기준으로 라이다(100)의 360도 둘레를 모두 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 전체 스캔 영역(A)은 라이다(100)를 기준으로 일정 각도만 한정되는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 전체 스캔 영역(A)은 라이다(100)의 정면 일부분만을 포함하는 것도 가능하다. 이때, 전체 스캔 영역(A)과 스캔 영역(S)은 동일할 수 있다. That is, the controller 180 may divide the entire scan area A into a two-dimensional scan area S and proceed with the scan. In this case, the entire scan area A may include all of the peripheries of the lidar 100. For example, the entire scan area A may include all 360 degrees of the lidar 100 with respect to the lidar 100. In another embodiment, the entire scan area A may be limited to only a certain angle with respect to the lidar 100. In another embodiment, the entire scan area A may include only a front portion of the lidar 100. In this case, the entire scan area A and the scan area S may be the same.
상기와 같이 제어부(180)가 제1 구동부(161) 및 제2 구동부(162)를 제어하는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예로써 제어부(180)는 제1 구동부(161) 및 제2 구동부(162)의 작동시간을 근거로 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)의 회전 각도를 산출할 수 있다. 다른 실시예로써 제어부(180)는 제1 구동부(161) 및 제2 구동부(162)의 엔코더 값을 근거로 레이저 조사부(131) 및 센서부(150)의 회전 각도를 산출하는 것도 가능하다.As described above, the controller 180 may control the first driver 161 and the second driver 162 in various ways. For example, as an example, the controller 180 may calculate the rotation angles of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 based on the operating time of the first driving unit 161 and the second driving unit 162. have. In another embodiment, the controller 180 may calculate rotation angles of the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 based on encoder values of the first driver 161 and the second driver 162.
한편, 상기와 같이 데이터가 제어부(180)로 입력되면, 제어부(180)는 데이터를 근거로 3차원 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 인접하는 스캔 영역(S) 사이에 중첩되는 중첩 영역(B)의 데이터는 중복되는 것으로 보아 하나를 삭제할 수 있다. 다른 실시예로써 제어부(180)는 인접하는 스캔 영역(S) 사이에 중첩되는 중첩 영역(B)의 데이터를 서로 비교하여 노이즈를 제거하는데 사용하는 것도 가능하다. Meanwhile, when data is input to the controller 180 as described above, the controller 180 may generate 3D data based on the data. In this case, the controller 180 may delete one as the data of the overlapped area B overlapping between the adjacent scan areas S is overlapped. In another embodiment, the controller 180 may compare the data of the overlapped areas B overlapping with the adjacent scan areas S and use the same to remove noise.
상기와 같은 전체적인 작업은 복수번 수행될 수 있다. 즉, 제어부(180)는 같은 스캔 영역(S)을 복수번 스캔하도록 할 수 있다. 예를 들면, 제어부(180)는 설정된 범위에서 스캔인 완료된 후 설정된 범위를 다시 한번 스캔하도록 라이다(100)를 제어할 수 있다. The overall operation as described above may be performed a plurality of times. That is, the controller 180 can scan the same scan area S a plurality of times. For example, the controller 180 may control the lidar 100 to scan the set range once again after the scan-in is completed in the set range.
상기와 같이 측정된 데이터는 3차원 이미지 형태로 형성되어 외부의 출력부(191)로 표시될 수 있다. 이때, 출력부(191)는 디스플레이 패널, 프린터, 휴대용 단말기 등을 포함할 수 있다. The measured data as described above may be formed in the form of a three-dimensional image and displayed on the external output unit 191. In this case, the output unit 191 may include a display panel, a printer, a portable terminal, and the like.
따라서 라이다(100)는 스캔 영역(S)을 평면 형태로 스캔한 후 동시에 수광되는 레이저를 데이터화 함으로써 동시에 많은 데이터를 처리하는 것이 가능하다. 또한, 라이다(100)는 복수개의 스캔 영역(S)을 스캔하여 설정 범위의 3차원 데이터를 형성함으로써 정확한 스캔 데이터의 생성이 가능하다. Accordingly, the lidar 100 can process a large amount of data at the same time by scanning the scan area S in a planar shape and dataizing the lasers received at the same time. In addition, the lidar 100 scans the plurality of scan areas S to form three-dimensional data of a setting range, thereby enabling accurate generation of scan data.
라이다(100)는 2차원의 스캔 영역(S)을 스캔함으로써 넓은 범위의 스캔이 가능하다. 또한, 라이다(100)는 정밀한 스캔이 가능함으로써 정확한 외부 환경에 대한 데이터 산출이 가능하다. The lidar 100 can scan a wide range by scanning the two-dimensional scan area (S). In addition, since the lidar 100 can be precisely scanned, it is possible to calculate data on an accurate external environment.
라이다(100)는 2차원의 스캔 영역(S)을 동시에 스캔하여 데이터를 처리함으로써 신속하게 스캔하는 것이 가능하다. 또한, 라이다(100)는 레이저 조사부(131)와 센서부(150)를 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2) 중 적어도 하나의 방향으로 회전시키면서 스캔함으로써 레이저 조사부(131)로부터 조사되는 레이저가 고정에 따른 레이저 조사부(141)의 렌즈 화각(FOV, field of view)의 한계를 극복할 수 있다. The lidar 100 can be scanned quickly by simultaneously scanning the two-dimensional scan area S and processing data. In addition, the lidar 100 scans the laser irradiation unit 131 and the sensor unit 150 while rotating in at least one of the first direction D1 and the second direction D2. The laser irradiated from the lens may overcome the limitation of the field of view (FOV) of the laser irradiation unit 141 according to the fixing.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 라이다 및 이의 제어방법을 제공하여, 외부의 환경을 스캔할 수 있으며, 산업용 라이다, 군사용 라이다, 의료용 라이다 등에 본 발명의 실시예들을 적용할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing a lidar and a control method thereof, the external environment can be scanned, and embodiments of the present invention can be applied to industrial lidar, military lidar, medical lidar, and the like. .

Claims (12)

  1. 바디부;Body portion;
    상기 바디부에 설치되어 외부의 2차원 평면 형태의 조사영역에 레이저를 조사하는 레이저조사부; 및A laser irradiator installed on the body to irradiate a laser to an external two-dimensional planar irradiation area; And
    상기 바디부에 설치되어 상기 조사영역의 배치된 외부의 물체에 충돌하여 반사되는 상기 레이저를 동시에 수광하여 감지하는 센서부;를 포함하는 라이다. And a sensor unit installed at the body unit to simultaneously receive and detect the laser reflected by colliding with an external object disposed in the irradiation area.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 바디부는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 회전 가능한 라이다. The body portion is rotatable in a first direction and in a second direction different from the first direction.
  3. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 제1 방향은 지면에 평행한 방향인 라이다. The first direction is a direction parallel to the ground.
  4. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제2 방향은 지면에 수직인 방향인 라이다. The second direction is a direction perpendicular to the ground.
  5. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 바디부에 연결되어 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 레이저 조사부 및 상기 센서부를 회전시키는 구동부;를 더 포함하는 라이다. And a driving part connected to the body part to rotate the laser irradiation part and the sensor part in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction.
  6. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5,
    상기 센서부에서 감지된 데이터를 근거로 외부 영상을 구현하는 제어부;를 더 포함하는 라이다. And a controller for implementing an external image based on the data sensed by the sensor unit.
  7. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6,
    상기 제어부는 상기 상기 레이저 조사부 및 상기 센서부를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나로 일정 각도씩 회전하도록 상기 구동부를 제어하는 라이다. The control unit controls the driving unit to rotate the laser irradiation unit and the sensor unit by a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서부는 복수개의 행과 복수개의 열로 배열된 복수개의 센서;를 포함하는 라이다. The sensor unit includes a plurality of sensors arranged in a plurality of rows and columns.
  9. 레이저 조사부와 센서부를 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향 중 적어도 하나로 회전시키는 단계;Rotating the laser irradiation part and the sensor part in at least one of a first direction and a second direction different from the first direction;
    상기 레이저 조사부에서 레이저를 2차원 형태의 스캔 영역에 배치된 외부 물체에 투영하는 단계; 및Projecting the laser onto an external object disposed in a scan area having a two-dimensional shape in the laser irradiation unit; And
    상기 외부 물체에서 반사된 상기 레이저를 상기 센서부에서 동시에 수광하여 감지하는 단계;를 포함하는 라이다 제어방법.And receiving and detecting the laser beam reflected from the external object at the same time in the sensor unit.
  10. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 레이저 조사부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 일정각도씩 회전하는 라이다 제어방법. And the laser irradiator rotates at a predetermined angle in at least one of the first direction and the second direction.
  11. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 영역은 적어도 일부분이 서로 겹치는 라이다 제어방법. The scan areas adjacent to each other in at least one of the first direction and the second direction are at least partially overlapping each other.
  12. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제1 방향은 지면에 평행한 방향이고, 상기 제2 방향은 지면에 수직한 방향인 라이다 제어방법.And the first direction is a direction parallel to the ground, and the second direction is a direction perpendicular to the ground.
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