KR0140128B1 - The apparatus and method for distance error correctable optic distantt measurement - Google Patents
The apparatus and method for distance error correctable optic distantt measurementInfo
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Abstract
본 발명은 레이저를 이용한 광학식 거리측정장치에 관한 것으로, 광학식 거리 측정기에서 발사된 광을 수광하여 광전변환 및 증폭하고 전기적 신호를 이용하여 광의 이동시간을 측정하는 장치에 사용되는 일반적인 전자부품에서는 어떤 신호에 대한 딜레이(dealy)가 온도에 따라 변화를 나타내는 경우가 많고, 제품의 편차에 따라서도 이러한 오차가 발생될 수 있으며, 이러한 것은 양산시 각각의 세트마다 조정을 해주어야 하고 또한 온도에 의한 영향은 사용중 조정을 해줄수 없어 이는 측정에러로 남게 되는 문제점이 있어, 본 발명은 레이저 다이오드와 포토 다이오드의 전면에 설치된 보호용 유리를 맞고 반사되는 레이저를 시간적 감도제어로 증폭률을 크게 하여 포토 다이오드에 직접입사시키고, 이 신호가 인지되는데 까지 걸리는 시간을 측정하여 실제 거리측정신호의 측정시간에서 이 신호를 제거시킴으로써 정확한 거리를 측정토록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical distance measuring device using a laser. In the general electronic component used in an apparatus for receiving light emitted from an optical distance measuring device, photoelectric conversion and amplification, and measuring a travel time of light using an electrical signal, Delays to the temperature often change with temperature, and this error may occur depending on product deviations, which must be adjusted for each set during mass production and the influence of temperature is adjusted during use. There is a problem in that it remains as a measurement error, the present invention hits the protective glass installed on the front of the laser diode and the photodiode and the reflected laser is directly incident on the photodiode by increasing the amplification factor by temporal sensitivity control, this signal Measure the time it takes for the By removing the signal from the measurement time of actual distance measurement signal to the ever measure the precise distance.
Description
제1도는 본 발명의 전체 구성도1 is an overall configuration diagram of the present invention
제2도는 본 발명의 제어부 동작순서도이다.2 is a flowchart of the operation of the control unit of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 보호용 유리면10: 제어부1: Protective glass surface 10: Control part
20: 레이저 구동부30: 레이저 발광부20: laser driving unit 30: laser light emitting unit
40: 대상물체50: 레이저 수신부40: object 50: laser receiver
60: 수신신호 처리부60: reception signal processing unit
본 발명은 레이저를 이용한 광학식 거리 측정장치에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드와 포토 다이오드의 전면에 설치된 보호용 유리를 맞고 반사되는 레이저를 시간적 감도제어로 증폭률을 크게 하여 포토 다이오드에 직접입사시키고, 이 신호가 인지되는데 까지 걸리는 시간을 측정하여 실제 거리측정신호의 측정시간에서 이 신호를 제거시킴으로써 정확한 거리를 측정토록 함을 특징으로 하는 거리 오차 보정을 위한 광학식 거리 측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical distance measuring apparatus using a laser. In particular, the laser reflects the protective glass installed on the front surface of the laser diode and the photodiode and directly enters the photodiode by increasing the amplification factor by temporal sensitivity control. The present invention relates to an optical distance measuring apparatus and method for distance error correction, characterized in that by measuring the time taken to be recognized and removing the signal from the measurement time of the actual distance measuring signal, the accurate distance is measured.
일반적으로 종래의 거리 측정 기기들은, 대부분 해당하는 길이의 표준 측정 장비를 가지고 물체와의 거리를 상대적으로 측정하는 방식을 사용하였다. 한편, 광학식 거리 측정장치에 있어서 거리를 측정하는 방법은 광이 이동한 시간을 측정하여 측정된 이동 시간과 광속을 이용하여 거리를 측정한다. 이러한 방법에 있어서 측정 거리의 정밀도를 결정하는 것은 광이 이동한 시간을 얼마나 정확하게 측정하는가 하는 것인데, 광은 1(nsec)동안에 30cm를 이동하므로 시간을 이용한 거리측정시 이 시간이 대단히 짧아서 외부적인 변화요인이나 소자자체의 변화에 의한 변동량과 유리 전면의 오염도에 따라서 측정시간이 달라지고 측정거리가 변화될수 있어 광이 이동한 거리를 정확히 측정하는 것은 매우 어려운 일이다.In general, the conventional distance measuring devices, the standard measuring equipment of the corresponding length is used to measure the distance to the object relatively. On the other hand, in the optical distance measuring device, the distance measuring method measures the distance using the measured travel time and the light beam by measuring the time the light traveled. In this method, determining the accuracy of the measurement distance is how accurately the time the light travels is measured. Since the light travels 30cm during 1 (nsec), this time is very short when the distance measurement using time is very short. It is very difficult to accurately measure the distance the light travels because the measurement time can be changed and the measurement distance can be changed depending on the amount of change caused by factors or the element itself and the degree of contamination on the glass surface.
즉, 광학식 거리 측정기에서 발사된 광을 수광하여 광전변환 및 증폭하고 전기적 신호를 이용하여 광의 이동시간을 측정하는 장치에 사용되는 일반적인 전자부품에서는 어떤 신호에 대한 딜레이(dealy)가 온도에 따라 변화를 나타내는 경우가 많고, 제품의 편차에 따라서도 이러한 오차가 발생될 수 있으며, 이러한 것은 양산시 각각의 세트마다 조정을 해주어야 하고 또한 온도에 의한 영향은 사용중 조정을 해줄수 없어 이는 측정에러로 남게 되는 문제점이 있었다.That is, in a general electronic component used for a device that receives light emitted from an optical range finder, performs photoelectric conversion and amplification, and uses an electrical signal to measure light travel time, the delay of a signal varies with temperature. In many cases, this error may occur depending on product deviation, and this has to be adjusted for each set during mass production, and the influence of temperature cannot be adjusted during use, which causes a problem of measurement error. .
본 발명은 종래의 이러한 문제를 해결코자 하는 것으로, 레이저의 광을 수신부에서 직접 수신하여 여기서 계산된 값을 실거리값에서 감산함으로써 온도 영향에 의한 오프셋값을 보정토록 함을 특징으로 한다.The present invention is to solve this problem of the prior art, it characterized in that to receive the laser light directly at the receiving unit to subtract the calculated value from the actual distance value to correct the offset value due to the temperature effect.
즉, 보호용 유리면을 반사한 광을 수신한 수신신호 처리부에 시간적 감도 제어 인에이블 신호를 출력하여 수신한 거리데이타 신호를 증폭토록 하여 광을 인지하는데 걸리는 시간을 측정토록 함으로써, 실제 거리측정시간에서 이를 제거시켜 정확한 거리를 측정할 수 있도록 한 것이다.이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.In other words, by outputting the temporal sensitivity control enable signal to the receiving signal processing unit that receives the light reflected from the protective glass surface, the amplified distance data signal is amplified so that the time taken to recognize the light is measured. It is to be able to measure the exact distance by removing it.
제1도는 본 발명의 전체 구성도로써, 전체 시스템을 컨트롤하는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 신호에 따라 레이저를 구동시키는 신호를 발생시키는 레이저 구동부(20)와; 레이저 구동부(20)로부터 신호를 인가받아 레이저를 대상물체(40)에 입사하는 레이저 다이오드로 구성된 레이저 발광부(30)와; 대상물체(40)에서 반사된 신호를 수신하는 포토 다이오드로 구성된 레이저 수신부(50)와; 수신된 신호를 처리하여 거리를 측정하고, 또한 보호용 유리면(1)을 직접반사한 광을 수신시 시간적 감도제어 디스에이블 신호를 출력하여 오프셋값을 구하는 수신신호 처리부(60)로 구성한다.1 is an overall configuration diagram of the present invention, the control unit 10 for controlling the entire system; A laser driver 20 generating a signal for driving a laser according to the signal of the controller 10; A laser light emitting unit 30 composed of a laser diode receiving a signal from the laser driver 20 and injecting a laser beam into the object 40; A laser receiver 50 composed of a photodiode for receiving the signal reflected from the object object 40; The received signal is processed to measure the distance, and outputs a temporal sensitivity control disable signal upon receiving the light reflecting directly on the protective glass surface 1 to obtain an offset value.
상기와 같이 구성된 본 발명의 광학식 거리측정장치는 자동차 전면부의 전조등 사이에 장착되며, 오프셋값을 구하기 위해 설치한 보호용 유리(1)는 레이저 발광부(30)의 레이저 다이오드와 레이저 수신부(50)의 포토다이오드의 전면에 오염물질의 침투를 막기 위한 것으로, 오프셋값을 취득할 목적으로 제어부(10)에서 수신신호 처리부에 시간적 감도제어 디스에이블 신호를 출력하면 레이저 발광부(30)에서 발사된 광이 보호용 유리면(1)을 통해 레이저 수신부(50)에 직접 반사된다. 이때 입사된 신호가 수신처리부(60)에서 거리정보로 바뀌어 제어부로 들어온다.Optical distance measuring device of the present invention configured as described above is mounted between the headlights of the front of the vehicle, the protective glass 1 installed to obtain the offset value is the laser diode of the laser light emitting unit 30 and the laser receiver 50 This is to prevent the infiltration of contaminants on the front surface of the photodiode. When the control unit 10 outputs a temporal sensitivity control disable signal to the reception signal processing unit for the purpose of obtaining an offset value, the light emitted from the laser light emitting unit 30 is emitted. It is reflected directly to the laser receiver 50 through the protective glass surface 1. At this time, the incident signal is converted into the distance information in the reception processor 60 and enters the controller.
여기서 시간적 감도제어는 통상적으로 시간에 따라 증폭률을 달리하기로 되어 있어, 인에이블 신호를 출력하여 초기에는 증폭을 적게하므로 유리를 통해 반사되는 레이저는 신호처리가 되지 않지만, 디스에이블 신호를 출력하여 증폭을 크게하면 유리면을 통해 반사된 신호를 감지할 수 있다.In this case, the temporal sensitivity control is usually designed to vary the amplification rate according to time. Since the enable signal is output and the amplification is initially reduced, the laser reflected through the glass is not processed, but the output signal is amplified by the disable signal. If you increase the value, you can detect the signal reflected through the glass surface.
따라서 감지된 신호에 의해 구해진 값이 온도변화요인이나 기타 지연요소인 오프셋값이 되는 것이다.Therefore, the value obtained by the detected signal becomes the offset value which is a temperature change factor or other delay factor.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일반적인 동작은 제어부(10)에서 레이저를 구동하는 신호를 내보내면 레이저 구동부(20)에서 레이저를 구동할 수 있도록 레이저 발광부(30)에 신호를 보내어 레이저 발광부(30)에서 레이저를 대상물체(40)에 발신하도록 하고, 반사된 레이저를 레이저 수신부(50)로부터 받아들이는 수신신호 처리부(60)에서는 레이저가 발광된 시간과 수광된 시간동안 전압을 적분하여 이를 A/D변환하거나, 레이저 발광과 수광 시간동안에 시간을 직접 카운팅하거나, 레이저 발광과 수광시간동안의 위상지연을 이용한 위상검출하는 방법등을 사용하여 제어부(10)에 신호를 인가하여 거리를 측정한다.In the general operation of the present invention configured as described above, when the control unit 10 sends out a signal for driving the laser, the laser driver 20 sends a signal to the laser light emitter 30 so as to drive the laser light emitter 30. In the reception signal processing unit 60 for transmitting the laser to the target object 40, and receiving the reflected laser from the laser receiver 50, the voltage is integrated during the time when the laser is emitted and the time when the laser beam is received. The distance is measured by applying a signal to the control unit 10 using a method of performing a D conversion, directly counting the time during the laser emission and the light receiving time, or using a phase detection method using the phase delay during the laser emission and the light receiving time.
물론 여기서 취득된 거리 값은 물체와의 측정 거리값이므로, 이 값에는 오프셋 거리값이 포함되어 있어 하기와 같은 식에 의해서 실제거리를 구한다.Of course, since the distance value acquired here is a measurement distance value with an object, this value contains the offset distance value, and an actual distance is calculated | required by the following formula.
실제거리 = 측정 거리값 - 오프셋 거리값Actual distance = measured distance value-offset distance value
이러한 오프셋은 지나치게 많이 측정할 필요가 없다. 따라서 일정한 비율로 측정하기 위해서는 오프셋 측정이 필요한가를 판단하는 부분을 통과한다.This offset does not need to be measured too much. Therefore, in order to measure at a constant ratio, it passes through the part that determines whether an offset measurement is necessary.
만일 측정이 필요하면 처음으로 돌아가고 측정이 필요하지 않으면 레이저 다이오드를 구동시켜 물체와의 거리를 측정한다.If measurement is needed, go back to the beginning and if no measurement is required, drive the laser diode to measure the distance to the object.
제2도는 본 발명의 제어부 동작순서도로써, 시스템을 초기화한 후 오프셋 측정이 필요한가를 판단하여 필요할 경우 제어부로부터 시간적 감도제어 디스에이블 신호를 출력하여 레이져 다이오드로부터 발사되는 레이저를 포토다이오드에서 직접수광케 하여 오프셋 거리값을 구하는 제1단계(S1)와; 상기 제1단계(S1)에서 오프셋값을 구한 경우 또는 오프셋값을 측정할 필요가 없는 경우 시간적 감도제어 인에이블 신호를 출력하고, 레이저 다이오드를 이용하여 거리값을 구한다음 취득한 거리값에서 오프셋값을 감산하여 실거리를 구하는 제2단계(S2)로 이루어져 순차동작한다.2 is a flow chart of the control unit of the present invention. After initializing the system, it is determined whether an offset measurement is required, and if necessary, a time sensitivity control disable signal is output from the control unit so that the laser emitted from the laser diode is directly received by the photodiode. A first step S1 of obtaining an offset distance value; When the offset value is obtained in the first step (S1) or when it is not necessary to measure the offset value, a temporal sensitivity control enable signal is output, a distance value is obtained using a laser diode, and the offset value is obtained from the obtained distance value. Subtracted by the second step (S2) to obtain a real distance to operate sequentially.
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KR1019950005152A KR0140128B1 (en) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | The apparatus and method for distance error correctable optic distantt measurement |
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KR102163661B1 (en) * | 2018-11-14 | 2020-10-08 | 현대오트론 주식회사 | An Apparatus and A Method For Lidar Time Of Flight measurement |
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