[发明专利]距离测量装置

说明书

本发明公开距离测量装置。根据本发明的距离测量装置可以包括：光发射单元，用于发射光；光接收单元，包括被配置成接收入射光并输出对应于所接收的光量的信号的一个或多个单体；电机；第一旋转单元，用于当通过电机旋转时改变从光发射单元发射的出射光的路径；以及第二旋转单元，用于当由电机与第一旋转单元同步旋转时改变入射光的路径，使得入射光进入光接收单元。因此，能够简化在宽角度范围内测量距离的装置的结构。

本申请根据美国法典第35部分119条规定要求2017年3月24日提交的韩国专利申请第10-2017-0037464号的优先权，其全部内容通过引用被合并在此。

技术领域

本发明涉及一种旋转距离测量装置，并且更加具体地，涉及一种用于在宽角度范围内测量距离的距离测量装置的结构。

背景技术

由于老年人口增加，健康时尚和避免辛勤的工作，对诸如机器人清洁器的家务助理机器人的需求已经增加并且服务机器人市场已经增长。基于自主驱动的服务机器人辨识室内配置环境，创建室内地形图，检测障碍物，并且根据自主确定移动。因此，在服务机器人中采用了包括用于距离测量的距离测量传感器的各种传感器。

用于测量距离的传感器的示例包括使用红外线的红外传感器、使用超声波的超声波传感器，和TOF传感器。红外传感器能够通过使用PSD(位置敏感检测器)测量距目标物体的距离，PSD经由光源发射红外光，接收从目标物体的表面反射的入射光并且根据三角测量原理通过输出电流计算光接收点。TOF传感器包括光源诸如发射非常短的红外脉冲的LED，和用于检测从物体反射的反射光的光接收传感器，并且通过测量从当光被从光源发射时的时间到当从物体反射的光返回光接收传感器时的时间的间隔而计算距物体的距离。

图1是用于测量距离的距离测量设备的顶视图，并且涉及使用三角测量原理的红外传感器或者使用三角测量的TOF传感器。

该距离测量设备可以包括用于发射红外线或者红外脉冲的光发射单元，和用于检测由光发射单元发射并且然后由目标物体反射的光的光接收单元。

光发射单元可以包括用于产生可视光束外侧的红外线的光源诸如激光二极管，和用于作为平行光输出该光线的准直透镜。光接收单元可以包括用于以预定尺寸和形状输出入射光的光接收透镜、用于接收从发光源发射的激光束的波长带的带通滤波器，和用于检测入射光并且将其作为电信号输出的检测器。在三角测量方法中，反射和入射光形成的位置根据距离改变，从而使用三角测量方法的距离测量设备的检测器能够通过使用入射光的位置测量距物体的距离。

同时，因为服务机器人进行运动，所以如果安装的距离测量装置仅仅测量沿着固定方向的距离，则要求大量的距离测量装置来测量沿着各种方向的距离。对此加以考虑地，用于在旋转的同时在360度或者预定角度范围中测量距离的距离测量装置正被研发。

图2示出用于当镜旋转时测量距离的常规旋转距离测量装置的结构。

在图2的距离测量装置中，光发射单元和光接收单元在旋转轴上被布置成彼此面对。两个镜中的每一个具有与旋转轴成45度角的反射表面。当两个镜围绕旋转轴旋转时，两个镜中的一个反射在穿过光发射单元中包括的激光二极管旋转轴延伸的方向上辐射的光，使得反射光在所有方向上360度输出，并且两个镜中的另一个反射光，在物体上反射并沿着旋转轴延伸的方向返回，使得反射光会聚在包括在光接收单元中的检测器上。距离测量装置通过聚焦在检测器上的入射光获得信号，并且基于该信号计算距离。

两个镜通过电机旋转并且其他组件被固定。两个镜必须布置在旋转轴上，并且不旋转的光发射单元和光接收单元也必须精确地定位在旋转轴上。因为光接收单元嵌入在PCB(印刷电路板)中，所以将光接收单元精确地布置在旋转轴上几乎没有问题。但是，在与PCB的适当距离处将光发射单元与旋转轴对准并不容易。

此外，两个镜必须在两个镜连接到由电机旋转的主体的状态下在光发射单元和光接收单元之间的空的空间中在旋转轴的中心处精确地旋转。但是，很难获得高精确度。