WO2021075828A1 - 레이저를 이용한 거리측정장치 및 거리측정방법 - Google Patents

레이저를 이용한 거리측정장치 및 거리측정방법 Download PDF

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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone

Definitions

  • the present disclosure relates to a distance measurement apparatus and a distance measurement method, and more particularly, to a distance measurement apparatus and a distance measurement method for measuring distances between different points separated from the distance measurement apparatus using a laser.
  • a tape measure has been used to measure the length for interior work or to measure the distance at the construction site.
  • a tape measure has been used to measure the length for interior work or to measure the distance at the construction site.
  • the distance measuring device using a laser has been commercialized and used.
  • a distance measuring device When using a laser distance measuring device, measure the distance in the following way. First, a distance measuring device is placed at the measuring point, and a laser is radiated toward the target point to be measured. The laser emitted from the measuring point is reflected from the target point and returned to the measuring point, and the distance measuring device detects the reflected laser. The distance measuring device calculates the distance between the measuring point and the target point by measuring the time taken until the radiated laser is reflected and returned.
  • the laser distance measuring device of this type has a limitation that the laser distance measuring device must be placed at one point (i.e., the measuring point). . That is, the laser distance measuring device must be fixed to the measuring point, and there is a limit in which the distance between two different points separated from the laser distance measuring device cannot be measured.
  • the conventional laser distance measuring apparatus has a problem in that an error occurs due to a height difference between a measurement point and a target point or a height difference between the target points during laser measurement.
  • the present disclosure provides a distance measuring apparatus and a distance measuring method for solving the above problems.
  • An object of the present disclosure is to provide a distance measurement apparatus and a distance measurement method capable of accurately measuring the distance between different target points separated from the distance measurement apparatus.
  • An object of the present disclosure is to provide a distance measuring device and a distance measuring method capable of accurately measuring a distance between target points in consideration of a height difference between target points.
  • An object of the present disclosure is to provide a distance measuring apparatus and a distance measuring method capable of accurately measuring a distance between target points in consideration of differences in laser radiation angles emitted from a plurality of target points.
  • a distance measuring device using a laser radiates a laser to a target point separated from the distance measuring device, detects a laser reflected from the target point, and detects acceleration of the distance measuring device.
  • An acceleration sensor that outputs an acceleration signal
  • a gyro sensor that senses the angular velocity of a distance measuring device and outputs an angular velocity signal
  • the target point using acceleration information related to the acceleration signal, acceleration information related to the angular velocity signal, and information related to the laser. It includes a microprocessor that calculates the distance between them.
  • the distance measurement method using a laser calculates the position of the first target point P1 from which the laser is reflected, based on the position of the first measurement point M1 from which the laser is emitted. Step, calculating the position of the second measuring point (M2) from which the laser is emitted-The second measuring point (M2) is different from the first measuring point (M1) -, The second target point where the laser is reflected (P2) Calculating the position of)-The second target point P2 is different from the first target point P1-On the plane including the first measurement point M1 and the first target point P1, Calculating the relative position (P2') of the second target point by orthogonal projection of the second target point (P2), and the distance between the position of the first target point (P1) and the relative position (P2') of the second target point And calculating.
  • the location of the first measurement point M1 is set to the three-dimensional spatial coordinate M1 (0, 0, 0)
  • the location of the first target point P1 is the three-dimensional spatial coordinate P1 Corresponds to (X P1 , 0, 0)
  • the three-dimensional spatial coordinate P1 (X P1 , 0, 0) is calculated using information related to the laser emitted from the first measurement point M1.
  • the location of the second measurement point M2 corresponds to a three-dimensional spatial coordinate M2 (X M2 , Y M2 , Z M2 ), and a three-dimensional spatial coordinate M2 (X M2 , Y M2 , Z M2 ) is the acceleration information related to the acceleration signal output from the acceleration sensor and angular velocity information related to the angular velocity signal output from the gyro sensor in the process of moving from the first measurement point (M1) to the second measurement point (M2).
  • the position of the second target point P2 corresponds to a three-dimensional spatial coordinate P2 (X P2 , Y P2 , Z P2 ), and a three-dimensional spatial coordinate P2 (X P2 , Y P2 , Z P2 ) is calculated using information related to the laser emitted from the second measurement point M2 and the angular velocity information related to the angular velocity signal measured by the gyro sensor at the second measurement point M2.
  • the relative position P2' of the second target point corresponds to a three-dimensional spatial coordinate P2' (X P2 , Y P2 , 0).
  • the distance between the position of the first target point P1 and the relative position P2' of the second target point is the three-dimensional spatial coordinates P1 (X P1 , 0, 0) and P2' ( It corresponds to the distance between X P2 , Y P2 and 0).
  • the distance between the position of the first target point P1 and the relative position P2 ′ of the second target point is defined as the position of the first target point P1 and the second target point P2. It is output as the distance between the locations of.
  • the location of the first measurement point M1 is set to the three-dimensional spatial coordinate M1 (0, 0, 0)
  • the location of the first target point P1 is the three-dimensional spatial coordinate P1 It corresponds to (0, Y P1 , 0) or P1(0, 0, Z P1 ).
  • a distance measuring device using a laser radiates a laser to a target point separated from the distance measuring device, detects a laser reflected from the target point, and detects acceleration of the distance measuring device.
  • the acceleration sensor that outputs the acceleration signal
  • the gyro sensor that detects the angular velocity of the distance measuring device and outputs the angular velocity signal, and the acceleration information related to the acceleration signal, the angular velocity information related to the angular velocity signal, and the time information related to the laser. It includes a microprocessor that calculates the distance between points.
  • the microprocessor calculates the position of the first target point P1 from which the laser is reflected, based on the position of the first measuring point M1 from which the laser is emitted, and the second measuring point M2 from which the laser is emitted.
  • Calculate the position of-The second measurement point (M2) is different from the first measurement point (M1) -
  • Calculate the position of the second target point (P2) reflected by the laser-and the second target point (P2) Is different from the first target point (P1) -, on the plane including the first measurement point (M1) and the first target point (P1), the second target point by orthogonal projection of the second target point (P2)
  • the relative position P2' is calculated, and the distance between the position of the first target point P1 and the relative position P2' of the second target point is calculated.
  • a distance between target points may be more accurately measured in consideration of a height difference between target points.
  • a distance between target points may be more accurately measured in consideration of differences in laser radiation angles emitted from a plurality of target points.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring a distance between two different target points separated from a distance measuring device using a distance measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 is a diagram illustrating positions of a first measurement point M1 and a first target point P1 on a three-dimensional spatial coordinate according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a position of a second measurement point M2 on a three-dimensional spatial coordinate according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 5 is a diagram illustrating a location of a second target point P2 on a three-dimensional spatial coordinate according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relative position P2' of a second target point P2 orthogonally projected on an xy plane on a 3D spatial coordinate according to an exemplary embodiment of the present disclosure. .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a distance D'between a relative position P2' of a first target point P1 and a second target point P2 on a 3D spatial coordinate according to an embodiment of the present disclosure. .
  • measuring point refers to a point where a distance measuring device is located, and refers to a point at which the distance measuring device emits a laser.
  • target point refers to a point spaced apart from the distance measuring device and a point at which the laser emitted from the distance measuring device is reflected.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a distance measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring device 100 includes a laser module 102, an acceleration sensor 104, a gyro sensor 106, and a microprocessor 108.
  • the laser module 102 includes a laser radiation module (not shown) that emits a laser to a target point separated from the distance measuring device 100 and a laser detection module (not shown) that detects a laser reflected from the target point.
  • the laser radiation module and the laser detection module may correspond to a configuration that is physically separated from each other, or the laser emission module and the laser detection module may correspond to one integrated configuration.
  • the laser module 102 may output a signal required to measure the distance between the measurement point and the target point.
  • the laser module 102 may output signals used for various laser measurement methods (eg, Pulsed Modulation, Frequency Modulation, Phase Shift, Triangulation, Interferometry).
  • the microprocessor 108 controls the laser module 102 to emit a laser to the outside according to the generated signal, and the laser radiation module accordingly controls the laser. Radiate.
  • the laser radiation module transmits a signal related to the time at which the laser is emitted to the microprocessor 108.
  • the laser detection module may detect a laser reflected by an object located at a specific target point.
  • the laser detection module transmits a signal related to the time when the laser is received to the microprocessor 108.
  • the acceleration sensor 104 may measure accelerations generated when the distance measuring device 100 in which the acceleration sensor 104 is installed moves, for example, accelerations generated in the x-axis, y-axis, and z-axis directions. .
  • the acceleration sensor 104 may transmit a signal related to acceleration generated for each axis to the microprocessor 108.
  • the acceleration sensor 104 may transmit acceleration information obtained by processing a signal related to acceleration generated for each axis to the microprocessor 108.
  • the acceleration signal may mean the magnitude of the voltage output from the acceleration sensor 104, and the acceleration information can mean the magnitude of a vector decomposed into x-axis, y-axis, and z-axis direction vectors.
  • the acceleration sensor 104 may correspond to any one of a piezoelectric type, a coin type, a servo type, or a strain gauge type.
  • a mass that responds to acceleration is attached to the top or side of a piezoelectric material, and when the movement of the mass applies pressure to the piezoelectric element, the acceleration can be measured using an amount of electric charge.
  • the acceleration sensor may correspond to an acceleration sensor manufactured by PCB (IMI), B&K, Endeveco, Wilcoxon, CTC, Matrix, and Kistler.
  • the gyro sensor 106 may measure an angular velocity generated when the distance measuring device 100 in which the gyro sensor 106 is installed rotates.
  • the gyro sensor 106 may transmit a signal related to the angular velocity to the microprocessor 108.
  • the gyro sensor 106 may transmit angular velocity information obtained by processing a signal related to the angular velocity to the microprocessor 108.
  • the gyro sensor 106 may convert a Coriolis force generated during rotational motion into an electrical signal, and such an electrical signal may correspond to an angular velocity signal. Using the angular velocity information processed by the angular velocity signal, it is possible to know the rotation angle or inclination of the distance measuring device.
  • Microprocessor 108 may communicate with laser module 102, acceleration sensor 104 and gyro sensor 106.
  • the microprocessor 108 may process signals received from the laser module 102, the acceleration sensor 104, and the gyro sensor 106.
  • the microprocessor 108 may calculate the distance between the measurement point and the target point by using the signal received from the laser module 102. For example, the microprocessor 108 can calculate the time when the laser is emitted from the measurement point toward the target point (laser emission time) and the time when the laser reflected from the target point returns to the measurement point and sensed (laser detection time). have. The microprocessor 108 may calculate the distance between the measurement point and the target point using the laser emission time and the laser detection time.
  • the microprocessor 108 may calculate a moving speed and a moving distance of the distance measuring apparatus 100 in which the acceleration sensor 104 is installed using the acceleration signal received from the acceleration sensor 104. For example, speed or displacement information may be extracted by integrating the acceleration signal once or twice with respect to the time the distance measuring apparatus 100 has moved.
  • the microprocessor 108 may calculate the direction of the distance measuring apparatus 100 in which the acceleration sensor 104 is installed using the acceleration signal received from the acceleration sensor 104.
  • the acceleration information may mean the size of a vector decomposed into x-axis, y-axis, and z-axis direction vectors, and a direction of the distance measuring apparatus 100 may be calculated using a difference in vectors between each axis.
  • the microprocessor 108 may calculate the rotation angle of the distance measuring apparatus 100 in which the gyro sensor 106 is installed using the angular velocity signal received from the gyro sensor 106. For example, rotation information may be extracted by integrating the angular velocity signal with respect to the rotation time of the distance measuring apparatus 100.
  • the distance measuring apparatus 100 may include an additional configuration.
  • the distance measuring apparatus 100 may include various operation buttons, and in addition, may include a battery for supplying power and a terminal for charging the battery.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring a distance between two different target points P1 and P2 separated from the distance measuring device 100 by using the distance measuring device 100 according to an embodiment of the present disclosure. .
  • the user emits a laser using the distance measuring device 100 from the first measurement point M1 toward the first target point P1.
  • the user moves from the first measurement point M1 to the second measurement point M2 with the distance measuring device 100 and emits a laser toward the second target point P2.
  • the distance measuring apparatus 100 may measure the distance between the first target point P1 and the second target point P2 and output it to the user.
  • the location of the first measurement point (M1), the location of the second measurement point (M2), the location of the first target point (P1), and the location of the second target point (P2) are It can be tracked.
  • 3 to 7 show a location of a first measurement point M1, a location of a second measurement point M2, a location of a first target point P1, and a second target point P2 according to an embodiment of the present disclosure. ) And the relative position of the second target point P2 on a three-dimensional spatial coordinate.
  • the microprocessor 108 is based on the position of the first measurement point M1 from which the laser is emitted from the laser module 102, and the first target point P1 from which the laser is reflected. You can calculate the position.
  • the user emits a laser from the first measurement point M1 to the first target point P1.
  • the laser reflected and returned from the first target point P1 is sensed, and the distance A is calculated between the first measurement point M1 and the first target point P1.
  • a value obtained by multiplying the speed of the laser by T 1/2 second may correspond to the distance A.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the distance A may be calculated using various other methods (eg, Pulsed Modulation, Frequency Modulation, Phase Shift, Triangulation, Interferometry).
  • the first measurement point M1 is the origin and the first target point P1 is the point on the x-axis.
  • the location of the first measurement point M1 is set to M1 (0, 0, 0)
  • the location of the first target point P1 may correspond to P1 (X P1 , 0, 0).
  • X p1 may correspond to the distance A between the first measurement point M1 and the first target point P1.
  • the microprocessor 108 based on the position of the first measurement point (M1), the first measurement point (M1) and at a different position from the laser module 102 2 You can calculate the location of the measuring point (M2).
  • the location of the second measurement point M2 may correspond to a three-dimensional spatial coordinate M2 (X M2 , Y M2 , Z M2 ).
  • M2 (X M2 , Y M2 , Z M2 ) is output by the acceleration sensor 104 installed in the distance measuring device 100 in the process of moving from the first measuring point M1 to the second measuring point M2. It may be calculated by the microprocessor 108 using acceleration information related to the acceleration signal and angular velocity information related to the angular velocity signal output from the gyro sensor 106.
  • the microprocessor (108) moves 15m in the direction rotated by 15° with the Y-axis as the rotational axis and arrives at the second measurement point (M2).
  • the microprocessor 108 may extract angle information (ie, information corresponding to 70° and 15°) from the acceleration signal output from the acceleration sensor 104.
  • angle information can be extracted from the acceleration signal.
  • angle information is extracted by using the gyro sensor 106 and the acceleration sensor 104 together, more accurate angle information can be extracted.
  • M2 (X M2 , Y M2 , Z M2 ) is a coordinate rotated by 70° with the Z-axis as the rotation axis and 15m with the Y-axis as the rotation axis and moved 15m in the direction of rotation based on the first measurement point (M1). It can correspond to.
  • the microprocessor 108 is based on the position of the second measurement point M2 from which the laser is emitted from the laser module 102, and the second target point P2 from which the laser is reflected. You can calculate the position.
  • the location of the second target point P2 may correspond to a three-dimensional spatial coordinate P2 (X P2 , Y P2 , Z P2 ).
  • P2(X P2 , Y P2 , Z P2 ) the laser radiated from the laser module 102 at the second measurement point M2 is reflected at the second target point P2, and at the second measurement point M2. It can be calculated using the time taken until the laser module 102 detects it and the angular velocity information related to the angular velocity signal measured by the gyro sensor 106 at the second measurement point M2.
  • the second measurement point M2 To the second target point P2.
  • the microprocessor 108 is on a plane (ie, xy plane) including a first measurement point M1 and a first target point P1, and a second target point
  • the relative position (P2') of the second target point orthogonally projected (P2) can be calculated.
  • the relative position P2 ′ of the second target point may correspond to a 3D spatial coordinate P2 ′ (X P2 , Y P2, 0).
  • the distance between the first target point P1 and the second target point P2 to be measured using the distance measuring device 100 means the shortest distance D'between the two points. Therefore, in order to find the shortest distance between two points, P2'(X P2 , Y P2 , which is orthogonally projected on the xy plane P2(X P2 , Y P2 , Z P2 ) corresponding to the three-dimensional spatial coordinates of the second target point 0) is set.
  • the microprocessor 108 may calculate a distance D between the position of the first target point P1 and the relative position P2' of the second target point.
  • the microprocessor 108 determines the distance D'between the position of the first target point P1 and the relative position P2' of the second target point P1 and the second target point P2. It can be output as the distance between the positions of ).
  • the distance between the position of the first target point P1 and the position of the second target point P2 is measured in consideration of the height difference between the target points, the distance between the target points can be more accurately measured. Further, since the difference between the laser radiation angle at the first measurement point M1 and the laser radiation angle at the second measurement point M2 is considered, the distance between the target points can be more accurately measured.
  • the first target point P1 is positioned on the x-axis on the three-dimensional spatial coordinates, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the location of the first target point P1 can be located on the y-axis or on the x-axis on the 3D spatial coordinate, and at this time, the location of the first target point P1 is the 3D spatial coordinate P1(0, Y P1 , 0). ) Or P1(0, 0, Z P1 ).
  • the 3D spatial coordinates of the second measurement point M2, the second target point P2, and the second target point may be changed accordingly.
  • the above-described distance measuring method may be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, and optical data storage devices.
  • the computer-readable recording medium is distributed over a computer system connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.
  • the processing units used to perform the techniques include one or more ASICs, DSPs, digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs). ), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described in this disclosure. , Computer, or a combination thereof.
  • various exemplary logic blocks, modules, and circuits described in connection with the present disclosure may include general purpose processors, DSPs, ASICs, FPGAs or other programmable logic devices, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or It may be implemented or performed in any combination of those designed to perform the functions described in.
  • a general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine.
  • the processor may also be implemented as a combination of computing devices, eg, a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in connection with the DSP core, or any other configuration.
  • the techniques include random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), PROM (on a computer-readable medium such as programmable read-only memory), erasable programmable read-only memory (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM), flash memory, compact disc (CD), magnetic or optical data storage device, etc. It can also be implemented as stored instructions.
  • the instructions may be executable by one or more processors, and may cause the processor(s) to perform certain aspects of the functionality described in this disclosure.
  • Computer-readable media includes both computer storage media and communication media, including any medium that facilitates transfer of a computer program from one place to another.
  • Storage media may be any available media that can be accessed by a computer.
  • such computer readable medium may contain RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or desired program code in the form of instructions or data structures. It may include any other media that may be used for transfer or storage to and accessible by a computer. Also, any connection is properly termed a computer-readable medium.
  • the software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or any other known type of storage medium.
  • An exemplary storage medium may be coupled to a processor such that the processor can read information from or write information to the storage medium.
  • the storage medium may be integrated into the processor.

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Abstract

본 개시의 레이저를 이용한 거리측정장치 및 거리측정방법을 개시한다. 거리측정장치는, 거리측정장치로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하고, 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 모듈, 거리측정장치의 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서, 거리측정장치의 각속도를 감지하여 각속도 신호를 출력하는 자이로 센서, 및 가속도 신호와 관련된 가속도 정보, 각속도 신호와 관련된 가속도 정보, 및 레이저와 관련된 정보를 이용하여 대상지점 간의 거리를 연산하는 마이크로프로세서를 포함한다.

Description

레이저를 이용한 거리측정장치 및 거리측정방법
본 개시는 거리측정장치 및 거리측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 거리측정장치로부터 이격된 서로 다른 지점 간의 거리를 레이저를 이용하여 측정하는 거리측정장치 및 거리측정방법에 관한 것이다.
실내 인테리어 작업을 위해 길이를 측정하거나 건축현장에서 거리를 측정하기 위해 줄자가 사용되어 왔다. 그러나 줄자로 거리를 측정하는 경우에 측정 거리가 증가할수록 줄자의 휘어짐으로 인해 정확한 거리 측정이 어렵다는 문제점이 있었다. 그로 인해 최근에는 레이저를 이용한 거리측정장치가 상품화되어 사용되고 있다.
레이저 거리측정장치를 이용할 경우 다음과 같은 방식으로 거리를 측정한다. 우선, 거리측정장치를 측정지점에 배치하고, 측정하고자 하는 대상지점을 향하여 레이저를 방사한다. 측정지점에서 방사된 레이저는 대상지점에서 반사되어 측정지점으로 돌아오면 거리측정장치가 반사된 레이저를 감지한다. 거리측정장치는 방사된 레이저가 반사되어 복귀할 때까지 소요된 시간을 측정하여 측정지점과 대상지점 간의 거리를 산출한다.
하지만 이와 같은 방식의 레이저 거리측정장치는 2 개의 지점(즉, 측정지점과 대상지점) 간의 거리를 측정함에 있어 반드시 1 개의 지점(즉, 측정지점)에 레이저 거리측정장치가 배치되어야 한다는 한계가 있다. 즉, 레이저 거리측정장치는 반드시 측정지점에 고정되어야 하여야 하며, 레이저 거리측정장치로부터 이격된 서로 다른 2 개의 지점 간의 거리는 측정할 수 없는 한계가 있다.
또한, 종래의 레이저 거리측정장치는 레이저 측정 시 측정지점과 대상지점과의 높이 차이 또는 대상지점들 간의 높이 차이로 인해 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 거리측정장치 및 거리측정방법을 제공한다.
본 개시는 거리측정장치로부터 이격된 서로 다른 대상지점 간의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 거리측정장치 및 거리측정방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시는 대상지점 간의 높이 차이를 고려하여 대상지점 간의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 거리측정장치 및 거리측정방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시는 복수의 대상지점에서 방사된 레이저 방사 각도의 차이를 고려하여 대상지점 간의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 거리측정장치 및 거리측정방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 거리측정장치는, 거리측정장치로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하고, 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 모듈, 거리측정장치의 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서, 거리측정장치의 각속도를 감지하여 각속도 신호를 출력하는 자이로 센서, 및 가속도 신호와 관련된 가속도 정보, 각속도 신호와 관련된 가속도 정보, 및 레이저와 관련된 정보를 이용하여 대상지점 간의 거리를 연산하는 마이크로프로세서를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 거리측정방법은, 레이저가 방사된 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제1 대상지점(P1)의 위치를 연산하는 단계, 레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 연산하는 단계 - 제2 측정지점(M2)은 제1 측정지점(M1)과 상이함 -, 레이저가 반사된 제2 대상지점(P2)의 위치를 연산하는 단계 - 제2 대상지점(P2)은 제1 대상지점(P1)과 상이함 -, 제1 측정지점(M1) 및 제1 대상지점(P1)을 포함하는 평면 상에, 제2 대상지점(P2)을 정사영한 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')를 연산하는 단계, 및 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 연산하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 측정지점(M1)의 위치를 3차원 공간좌표 M1(0, 0, 0)로 설정할 경우, 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)에 해당하고, 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)는, 제1 측정지점(M1)에서 방사된 레이저와 관련된 정보를 이용하여 연산한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제2 측정지점(M2)의 위치는 3차원 공간좌표 M2(X M2, Y M2, Z M2)에 해당하고, 3차원 공간좌표 M2(X M2, Y M2, Z M2)는, 제1 측정지점(M1)으로부터 제2 측정지점(M2)으로 이동하는 과정에서, 가속도 센서가 출력한 가속도 신호와 관련된 가속도 정보 및 자이로 센서가 출력한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 연산한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제2 대상지점(P2)의 위치는 3차원 공간좌표 P2(X P2, Y P2, Z P2)에 해당하고, 3차원 공간좌표 P2(X P2, Y P2, Z P2)는, 제2 측정지점(M2)에서 방사된 레이저와 관련된 정보와, 제2 측정지점(M2)에서 자이로 센서가 측정한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 연산한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')는 3차원 공간좌표 P2'(X P2, Y P2, 0)에 해당한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리는, 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)와 P2'(X P2, Y P2, 0) 간의 거리에 해당한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점(P2)의 위치 간의 거리로 출력한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 측정지점(M1)의 위치를 3차원 공간좌표 M1(0, 0, 0)로 설정할 경우, 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 P1(0, Y P1, 0) 또는 P1(0, 0, Z P1)에 해당한다.
본 개시의 일 실시예에 따르는 레이저를 이용한 거리측정장치는, 거리측정장치로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하고, 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 모듈, 거리측정장치의 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서, 거리측정장치의 각속도를 감지하여 각속도 신호를 출력하는 자이로 센서, 및 가속도 신호와 관련된 가속도 정보, 각속도 신호와 관련된 각속도 정보, 및 레이저와 관련된 시간 정보를 이용하여 대상지점 간의 거리를 연산하는 마이크로프로세서를 포함한다. 마이크로프로세서는, 레이저가 방사된 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제1 대상지점(P1)의 위치를 연산하고, 레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 연산하며 - 제2 측정지점(M2)은 제1 측정지점(M1)과 상이함 -, 레이저가 반사된 제2 대상지점(P2)의 위치를 연산하고 - 제2 대상지점(P2)은 제1 대상지점(P1)과 상이함 -, 제1 측정지점(M1) 및 제1 대상지점(P1)을 포함하는 평면 상에, 제2 대상지점(P2)을 정사영한 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')를 연산하며, 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 연산한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 거리측정장치를 측정지점에 고정할 필요 없이, 거리측정장치에서 이격된 서로 다른 대상지점 간의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상지점 간의 높이차를 고려하여 대상지점 간의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 대상지점에서 방사된 레이저 방사 각도의 차이를 고려하여 대상지점 간의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 거리측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 거리측정장치를 이용해 거리측정장치로부터 이격된 서로 다른 2 개의 대상지점 간의 거리를 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라, 제1 측정지점(M1) 및 제1 대상지점(P1)의 위치를 3차원 공간좌표 상에 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라, 제2 측정지점(M2)의 위치를 3차원 공간좌표 상에 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 제2 대상지점(P2)의 위치를 3차원 공간좌표 상에 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 제2 대상지점(P2)을 xy 평면상에 정사영한 제2 대상지점(P2)의 상대적인 위치(P2')를 3차원 공간좌표 상에 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, 제1 대상지점(P1)과 제2 대상지점(P2)의 상대적인 위치(P2') 간의 거리(D')를 3차원 공간좌표 상에 나타낸 도면이다.
본원 명세서 전체에서, "측정지점"은 거리측정장치가 위치한 지점으로서, 거리측정장치가 레이저를 방사한 지점을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "대상지점"은 거리측정장치에서 이격된 지점으로서, 거리측정장치로부터 방사된 레이저가 반사되는 지점을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 허용오차가 존재할 때 허용오차를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는 "A, 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 거리측정장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.
거리측정장치(100)는 레이저 모듈(102), 가속도 센서(104), 자이로 센서(106), 및 마이크로프로세서(108)를 포함한다.
레이저 모듈(102)은 거리측정장치(100)로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하는 레이저 방사 모듈(미도시)과 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 감지 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 레이저 방사 모듈과 레이저 감지 모듈은 물리적으로 서로 분리된 구성에 해당할 수 있으며, 또는 레이저 방사 모듈과 레이저 감지 모듈은 통합된 하나의 구성에 해당할 수도 있다.
레이저 모듈(102)은 측정지점과 대상지점 간의 거리를 측정하는데 필요한 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 레이저 모듈(102)은 다양한 레이저측정방식(예컨대, Pulsed Modulation, Frequency Modulation, Phase Shift, Triangulation, Interferometry)에 사용되는 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 거리측정장치(100)의 버튼을 누르면, 발생한 신호에 따라 마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102)이 레이저를 외부로 방사하도록 제어하고, 그에 따라 레이저 방사 모듈은 레이저를 방사한다. 레이저 방사 모듈은 레이저를 방사한 시간과 관련된 신호를 마이크로프로세서(108)으로 송신한다. 레이저 감지 모듈은 특정 대상지점에 위치한 대상물에 의해 반사된 레이저를 감지할 수 있다. 레이저 감지 모듈은 레이저를 수신한 시간과 관련된 신호를 마이크로프로세서(108)으로 송신한다.
가속도 센서(104, Accelerometer)는 가속도 센서(104)가 설치된 거리측정장치(100)가 이동할 때 발생하는 가속도, 예컨대, x축, y축, 및 z축 방향으로 각각 발생하는 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서(104)는 각 축에 대해서 발생한 가속도와 관련된 신호를 마이크로프로세서(108)로 송신할 수 있다. 또는, 가속도 센서(104)는 각 축에 대해서 발생한 가속도와 관련된 신호를 처리한 가속도 정보를 마이크로프로세서(108)로 송신할 수 있다. 가속도 신호는 가속도 센서(104)가 출력한 전압의 크기를 의미할 수 있고, 가속도 정보는 x축, y축, 및 z축 방향벡터로 분해된 벡터의 크기를 의미할 수 있다.
예컨대, 가속도 센서(104)는 압전형, 동전형, 서보형, 또는 변형 게이지형 중 어느 하나에 해당할 수 있다. 압전형 가속도 센서는 압전형 물질의 상부 혹은 측면에 가속도에 반응하는 질량체가 부착되고, 질량체의 움직임이 압전소자에 압력을 주게 되면 발생하는 전하량을 이용하여 가속도를 측정할 수 있다. 예컨대, 가속도 센서는 PCB(IMI) 사, B&K 사, Endeveco 사, Wilcoxon 사, CTC 사, Matrix 사, Kistler 사에서 제조한 가속도 센서에 해당할 수 있다.
자이로 센서(106, Gyroscope)는 자이로 센서(106)가 설치된 거리측정장치(100)가 회전할 때 발생하는 각속도를 측정할 수 있다. 자이로 센서(106)는 각속도와 관련된 신호를 마이크로프로세서(108)로 송신할 수 있다. 또는, 자이로 센서(106)는 각속도와 관련된 신호를 처리한 각속도 정보를 마이크로프로세서(108)로 송신할 수 있다. 자이로 센서(106)는 회전 운동할 때 발생하는 코리올리 힘(Coriolis Force)을 전기적 신호로 변환할 수 있으며, 이러한 전기적 신호가 각속도 신호에 해당할 수 있다. 각속도 신호를 처리한 각속도 정보를 이용하면, 거리측정장치의 회전각 내지 기울기를 알 수 있다.
마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102), 가속도 센서(104) 및 자이로 센서(106)와 통신할 수 있다. 마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102), 가속도 센서(104) 및 자이로 센서(106)로부터 수신한 신호를 처리할 수 있다.
마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102)로부터 수신한 신호를 이용하여, 측정지점과 대상지점 간의 거리를 연산할 수 있다. 예컨대, 마이크로프로세서(108)는 측정지점에서 대상지점을 향해 레이저가 방사된 시간(레이저 방사 시간) 및 대상지점에서 반사된 레이저가 다시 측정지점으로 돌아와 감지된 시간(레이저 감지 시간)을 연산할 수 있다. 마이크로프로세서(108)는 레이저 방사 시간과 레이저 감지 시간을 이용하여 측정지점과 대상지점 간의 거리를 연산할 수 있다.
마이크로프로세서(108)는 가속도 센서(104)로부터 수신한 가속도 신호를 이용하여 가속도 센서(104)가 설치된 거리측정장치(100)의 이동 속도 및 이동 거리를 연산할 수 있다. 예컨대, 가속도 신호를 거리측정장치(100)가 이동한 시간에 대해 한 번 내지 두 번 적분함으로써 속도 내지 변위 정보를 추출할 수 있다.
마이크로프로세서(108)는 가속도 센서(104)로부터 수신한 가속도 신호를 이용하여 가속도 센서(104)가 설치된 거리측정장치(100)의 방향을 연산할 수 있다. 가속도 정보는 x축, y축, 및 z축 방향벡터로 분해된 벡터의 크기를 의미할 수 있고, 각 축 간의 벡터의 차이를 이용하여 거리측정장치(100)의 방향이 연산될 수 있다.
마이크로프로세서(108)는 자이로 센서(106)로부터 수신한 각속도 신호를 이용하여 자이로 센서(106)가 설치된 거리측정장치(100)의 회전 각도를 연산할 수 있다. 예컨대, 각속도 신호를 거리측정장치(100)가 회전한 시간에 대해 적분함으로써 회전 정보를 추출할 수 있다.
그 외에도 거리측정장치(100)는 추가적인 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 거리측정장치(100)는 각종 조작 버튼을 포함할 수 있으며, 그 외에도 전원을 공급하기 위한 배터리, 배터리 충전을 위한 단자를 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 거리측정장치(100)를 이용해 거리측정장치(100)로부터 이격된 서로 다른 2 개의 대상지점(P1, P2) 간의 거리를 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자는 제1 측정지점(M1)에서 제1 대상지점(P1)을 향해 거리측정장치(100)를 이용하여 레이저를 방사한다. 그 후 사용자는 거리측정장치(100)를 가지고 제1 측정지점(M1)에서 제2 측정지점(M2)으로 이동한 후, 제2 대상지점(P2)을 향해 레이저를 방사한다. 거리측정장치(100)는 제1 대상지점(P1)과 제2 대상지점(P2) 간의 거리를 측정하여 사용자에게 출력할 수 있다. 이러한 과정 동안, 제1 측정지점(M1)의 위치, 제2 측정지점(M2)의 위치, 제1 대상지점(P1)의 위치, 및 제2 대상지점(P2)의 위치가 3차원 공간좌표 상에서 추적(tracking)될 수 있다.
도 3 내지 도 7는 본 개시의 일 실시예에 따라 제1 측정지점(M1)의 위치, 제2 측정지점(M2)의 위치, 제1 대상지점(P1)의 위치, 제2 대상지점(P2)의 위치, 및 제2 대상지점(P2)의 상대적 위치를 3차원 공간좌표 상에서 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102)로부터 레이저가 방사된 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제1 대상지점(P1)의 위치를 연산할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자는 제1 측정지점(M1)에서 제1 대상지점(P1)으로 레이저를 방사한다. 제1 대상지점(P1)으로부터 반사되어 돌아온 레이저가 감지되고, 제1 측정지점(M1)과 제1 대상지점(P1) 간에 거리(A)가 산출된다. 예컨대, 레이저 방사 시간으로부터 레이저 감지 시간까지 T 1 초가 소요된 경우, 레이저의 속도에 T 1 / 2초를 곱하여 나온 값이 거리(A)에 해당할 수 있다. 하지만 본 개시는 이에 제한되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 방식(예컨대, Pulsed Modulation, Frequency Modulation, Phase Shift, Triangulation, Interferometry) 등을 이용하여 거리(A)가 연산될 수 있다.
이를 3차원 공간좌표 상에 나타내기 위해, 제1 측정지점(M1)을 원점으로, 제1 대상지점(P1)을 x축상의 점으로 가정한다. 제1 측정지점(M1)의 위치를 M1(0, 0, 0)로 설정할 경우, 제1 대상지점(P1)의 위치는 P1(X P1, 0, 0)에 해당할 수 있다. P1(X P1, 0, 0)에서 X p1은 제1 측정지점(M1)과 제1 대상지점(P1) 간의 거리(A)와 대응될 수 있다. 제1 측정지점(M1)에서 제1 대상지점(P1)으로 향하는 방향을 x축으로 설정하면, M1(0,0,0)과 P1(X P1,0,0)을 잇는 직선에 각각 수직인 방향으로 y축과 z축으로 설정하여 3차원 공간좌표계를 설정할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로프로세서(108)는 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 제1 측정지점(M1)과 상이한 위치에서 레이저 모듈(102)로부터 레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 연산할 수 있다.
제2 측정지점(M2)의 위치는 3차원 공간좌표 M2(X M2, Y M2, Z M2)에 해당할 수 있다. M2(X M2, Y M2, Z M2)는, 제1 측정지점(M1)으로부터 제2 측정지점(M2)으로 이동하는 과정에서, 거리측정장치(100)에 설치된 가속도 센서(104)가 출력한 가속도 신호와 관련된 가속도 정보 및 자이로 센서(106)가 출력한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 마이크로프로세서(108)에 의해 연산될 수 있다. 예컨대, 제1 측정지점(M1)에서 Z축을 회전축으로 하여 70° 회전하고, Y 축을 회전축으로 하여 15° 회전한 방향으로 15m를 이동하여 제2 측정지점(M2)에 도착한 경우, 마이크로프로세서(108)는 가속도 센서(104)가 출력한 가속도 신호로부터 15m에 해당하는 정보를 추출하고, 자이로 센서(106)가 출력한 각속도 신호로부터 70° 및 15°에 해당하는 각도 정보를 추출할 수 있다. 또한, 마이크로프로세서(108)는 가속도 센서(104)가 출력한 가속도 신호로부터 각도 정보(즉, 70° 및 15°에 해당하는 정보)를 추출할 수 있다. 가속도 센서(104)는 3축 방향으로 발생하는 가속도를 각각 측정할 수 있기 때문에, 가속도 신호로부터 각도 정보가 추출될 수 있다. 자이로 센서(106)와 가속도 센서(104)를 함께 이용하여 각도 정보를 추출할 경우 보다 정확한 각도 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, M2(X M2, Y M2, Z M2)는 제1 측정지점(M1)을 기준으로 Z축을 회전축으로 하여 70° 회전하고, Y 축을 회전축으로 하여 15° 회전한 방향으로 15m를 이동한 좌표와 대응될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로프로세서(108)는 레이저 모듈(102)로부터 레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제2 대상지점(P2)의 위치를 연산할 수 있다.
제2 대상지점(P2)의 위치는 3차원 공간좌표 P2(X P2, Y P2, Z P2)에 해당할 수 있다. P2(X P2, Y P2, Z P2)는, 제2 측정지점(M2)에서 레이저 모듈(102)로부터 방사된 레이저가 제2 대상지점(P2)에서 반사되어, 제2 측정지점(M2)에서 레이저 모듈(102)에 의해 감지될 때까지 소요된 시간과, 제2 측정지점(M2)에서 자이로 센서(106)가 측정한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 연산할 수 있다.
예컨대, 레이저 방사 시간으로부터 레이저 감지 시간까지 T 2 초가 소요된 경우, 레이저의 속도에 T 2 / 2 초를 곱하여 나온 값을 이용할 수 있다.
예컨대, 제1 측정지점(M1)에서 자이로 센서(106)가 측정한 각속도 신호와 제2 측정지점(M2)에서 자이로 센서(106)가 측정한 각속도 신호 간의 차이를 이용하여 제2 측정지점(M2)로부터 제2 대상지점(P2)으로의 방향을 설정할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로프로세서(108)는, 제1 측정지점(M1) 및 제1 대상지점(P1)을 포함하는 평면(즉, xy평면) 상에, 제2 대상지점(P2)을 정사영한 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')를 연산할 수 있다. 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')는 3차원 공간좌표 P2'(X P2, Y P2, 0)에 해당할 수 있다.
거리측정장치(100)를 이용하여 측정하고자 하는 제1 대상지점(P1)과 제2 대상지점(P2) 간의 거리는, 두 지점 간의 최단 거리(D')를 의미한다. 따라서, 두 지점의 최단 거리를 구하기 위해, 제2 대상지점의 3차원 공간좌표에 해당하는 P2(X P2, Y P2, Z P2)를 xy평면 상에 정사영한 P2'(X P2, Y P2, 0)을 설정한다.
마이크로프로세서(108)는 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리(D)를 연산할 수 있다. 마이크로프로세서(108)는 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리(D')를 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점(P2)의 위치 간의 거리로서 출력할 수 있다.
이와 같이, 대상지점 간의 높이차를 고려하여 제1 대상지점(P1)의 위치와 제2 대상지점(P2)의 위치 간의 거리를 측정하므로, 대상지점 간의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 나아가, 제1 측정지점(M1)에서의 레이저 방사 각도와 제2 측정지점(M2)에서의 레이저 방사 각도 간의 차이를 고려하므로, 대상지점 간의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
지금까지 제1 대상지점(P1)이 3차원 공간좌표 상에서 x 축 상에 위치하는 것으로 설명하였지만, 본 개시는 이에 제한되는 것이 아니다. 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 상에서 y 축상 또는 x 축상에 위치할 수 있으며, 이 때 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 P1(0, Y P1, 0) 또는 P1(0, 0, Z P1)에 해당할 수 있다. 이 경우, 제2 측정지점(M2), 제2 대상지점(P2), 제2 대상지점 등도 그에 따라 3차원 공간좌표가 변경될 수 있다.
상술한 거리측정방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수도 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시의 방법, 동작 또는 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로 구현될 수도 있음을 당업자들은 이해할 것이다.
하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 대체를 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는 지의 여부는, 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 요구사항들에 따라 달라진다. 당업자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현들은 본 개시의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.
하드웨어 구현에서, 기법들을 수행하는 데 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 ASIC들, DSP들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스들 (digital signal processing devices; DSPD들), 프로그램가능 논리 디바이스들 (programmable logic devices; PLD들), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들 (field programmable gate arrays; FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 개시에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다.
따라서, 본 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA나 다른 프로그램 가능 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성의 조합으로서 구현될 수도 있다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에 있어서, 기법들은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory; RAM), 판독 전용 메모리 (read-only memory; ROM), 비휘발성 RAM (non-volatile random access memory; NVRAM), PROM (programmable read-only memory), EPROM (erasable programmable read-only memory), EEPROM (electrically erasable PROM), 플래시 메모리, 컴팩트 디스크 (compact disc; CD), 자기 또는 광학 데이터 스토리지 디바이스 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 명령들로써 구현될 수도 있다. 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능할 수도 있고, 프로세서(들)로 하여금 본 개시에 설명된 기능의 특정 양태들을 수행하게 할 수도 있다.
소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기법들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 전송될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하여 컴퓨터 저장매체들 및 통신 매체들 양자를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수도 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 소망의 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 이송 또는 저장하기 위해 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독가능 매체로 적절히 칭해진다.
소프트웨어 모듈은, RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM, 또는 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 연결될 수 있다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (10)

  1. 레이저를 이용한 거리측정장치로서,
    상기 거리측정장치로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하고, 상기 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 모듈;
    상기 거리측정장치의 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서;
    상기 거리측정장치의 각속도를 감지하여 각속도 신호를 출력하는 자이로 센서; 및
    상기 가속도 신호와 관련된 가속도 정보, 상기 각속도 신호와 관련된 가속도 정보, 및 상기 레이저와 관련된 정보를 이용하여 대상지점 간의 거리를 연산하는 마이크로프로세서
    를 포함하는, 거리측정장치.
  2. 레이저를 이용한 거리측정방법으로서,
    레이저가 방사된 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제1 대상지점(P1)의 위치를 연산하는 단계;
    레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 연산하는 단계 - 상기 제2 측정지점(M2)은 상기 제1 측정지점(M1)과 상이함 -;
    레이저가 반사된 제2 대상지점(P2)의 위치를 연산하는 단계 - 상기 제2 대상지점(P2)은 상기 제1 대상지점(P1)과 상이함 -;
    상기 제1 측정지점(M1) 및 상기 제1 대상지점(P1)을 포함하는 평면 상에, 상기 제2 대상지점(P2)을 정사영한 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')를 연산하는 단계; 및
    상기 제1 대상지점(P1)의 위치와 상기 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 연산하는 단계
    를 포함하는, 거리측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 측정지점(M1)의 위치를 3차원 공간좌표 M1(0, 0, 0)로 설정할 경우, 상기 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)에 해당하고,
    상기 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)는,
    상기 제1 측정지점(M1)에서 방사된 레이저와 관련된 정보를 이용하여 연산하는, 거리측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 측정지점(M2)의 위치는 3차원 공간좌표 M2(X M2, Y M2, Z M2)에 해당하고,
    상기 3차원 공간좌표 M2(X M2, Y M2, Z M2)는,
    상기 제1 측정지점(M1)으로부터 상기 제2 측정지점(M2)으로 이동하는 과정에서, 가속도 센서가 출력한 가속도 신호와 관련된 가속도 정보 및 자이로 센서가 출력한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 연산하는, 거리측정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 대상지점(P2)의 위치는 3차원 공간좌표 P2(X P2, Y P2, Z P2)에 해당하고,
    상기 3차원 공간좌표 P2(X P2, Y P2, Z P2)는,
    상기 제2 측정지점(M2)에서 방사된 레이저와 관련된 정보와, 제2 측정지점(M2)에서 자이로 센서가 측정한 각속도 신호와 관련된 각속도 정보를 이용하여 연산하는, 거리측정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')는 3차원 공간좌표 P2'(X P2, Y P2, 0)에 해당하는, 거리측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 대상지점(P1)의 위치와 상기 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리는, 3차원 공간좌표 P1(X P1, 0, 0)와 P2'(X P2, Y P2, 0) 간의 거리에 해당하는, 거리측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 대상지점(P1)의 위치와 상기 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 상기 제1 대상지점(P1)의 위치와 상기 제2 대상지점(P2)의 위치 간의 거리로 출력하는, 거리측정방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 측정지점(M1)의 위치를 3차원 공간좌표 M1(0, 0, 0)로 설정할 경우, 상기 제1 대상지점(P1)의 위치는 3차원 공간좌표 P1(0, Y P1, 0) 또는 P1(0, 0, Z P1)에 해당하는, 거리측정방법.
  10. 레이저를 이용한 거리측정장치로서,
    상기 거리측정장치로부터 이격된 대상지점에 대해 레이저를 방사하고, 상기 대상지점에서 반사된 레이저를 감지하는 레이저 모듈;
    상기 거리측정장치의 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서;
    상기 거리측정장치의 각속도를 감지하여 각속도 신호를 출력하는 자이로 센서; 및
    상기 가속도 신호와 관련된 가속도 정보, 상기 각속도 신호와 관련된 각속도 정보, 및 상기 레이저와 관련된 시간 정보를 이용하여 대상지점 간의 거리를 연산하는 마이크로프로세서
    를 포함하고,
    상기 마이크로프로세서는,
    레이저가 방사된 제1 측정지점(M1)의 위치를 기준으로 하여, 레이저가 반사된 제1 대상지점(P1)의 위치를 연산하고,
    레이저가 방사된 제2 측정지점(M2)의 위치를 연산하며 - 상기 제2 측정지점(M2)은 상기 제1 측정지점(M1)과 상이함 -,
    레이저가 반사된 제2 대상지점(P2)의 위치를 연산하고 - 상기 제2 대상지점(P2)은 상기 제1 대상지점(P1)과 상이함 -,
    상기 제1 측정지점(M1) 및 상기 제1 대상지점(P1)을 포함하는 평면 상에, 상기 제2 대상지점(P2)을 정사영한 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2')를 연산하며,
    상기 제1 대상지점(P1)의 위치와 상기 제2 대상지점의 상대적인 위치(P2') 간의 거리를 연산하는,
    거리측정장치.
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