距離測量裝置及其方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2013年12月18日提交的韓國專利申請No. 10-2013-0158205和2014 年1月2日提交的韓國專利申請No. 10-2014-0000086的優(yōu)先權(quán)，這些韓國專利申請如同在 此進(jìn)行了全面闡述一樣通過引用并入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及距離測量裝置以及距離測量方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明的距離測量裝置使用光來測量距離測量裝置和距離測量裝置周圍的對象 之間的距離。使用光來測量距離的方法包括三角測量法、基于飛行時(shí)間（TOF)和基于相移 的方法。
[0004] 激光距離測量裝置可以使用激光測量從激光距離測量裝置的位置（在下文稱為 "測量位置"）到對象或者要被進(jìn)行距離測量的點(diǎn)的位置（在下文稱為"目標(biāo)位置"）之間的 距離。采用激光距離測量裝置的距離測量方法基于從激光距離測量裝置照射的激光在從激 光達(dá)到的目標(biāo)位置反射之后返回到激光距離測量裝置花費(fèi)的時(shí)間來測量距離。這種激光距 離測量裝置不僅可以用于測量測量位置和特定點(diǎn)之間的距離而且還可以用于測量從測量 位置到特定線、平面或者空間中的多個(gè)點(diǎn)的距離。
[0005] 最近的通過激光距離測量裝置在三維空間中測量距離的方法包括1)使用平面?zhèn)?感器的、利用在激光反射之后到達(dá)激光距離測量裝置所花費(fèi)的時(shí)間的距離測量方法、2)通 過用透鏡折射激光來測量距離的方法。然而，使用平面?zhèn)鞲衅鞯姆椒▽τ跍y量具有角度限 制。因此，利用這個(gè)方法，可能難以從0度到360度的水平范圍內(nèi)測量距離，并且照射激光 需要很多能量。另外，通過用透鏡折射激光來測量距離的方法可能由于折射激光的透鏡的 機(jī)械特性而減慢距離測量，并且導(dǎo)致誤差。因此，需要一種能夠在豎直/水平方向上進(jìn)行快 速且三維的距離測量同時(shí)抑制了以上缺陷的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明致力于距離測量裝置及其方法，其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限 制和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或更多個(gè)問題。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供使用三角測量法和TOF這兩者可以增強(qiáng)距離測量的準(zhǔn)確性 的距離測量裝置及其方法。
[0008] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用特定激光測量在豎直方向上排列的點(diǎn)中每 個(gè)點(diǎn)的距離并且通過轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)來360度測量距離的激光距離測量裝置及其方法。
[0009] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的及特征一部分將在以下的說明書中進(jìn)行闡述，并且一部 分對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在研讀以下內(nèi)容后將變得清楚，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐獲 知。本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在本書面描述及其權(quán)利要求書及附圖中具體指 出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里所具體實(shí)施和廣 泛描述的，一種距離測量裝置，該距離測量裝置包括：光發(fā)射器，其被構(gòu)造成將距離測量光 束發(fā)射到對象上；光接收器，其被構(gòu)造成感測由對象反射的并且由距離測量裝置收集的光； 第一距離計(jì)算器，其被構(gòu)造成通過使用第一測量方案感測到的光來計(jì)算所述距離測量裝置 和所述對象之間的第一距離值；第二距離計(jì)算器，其被構(gòu)造成通過使用第二測量方案感測 到的光來計(jì)算所述距離測量裝置和所述對象之間的第二距離值；以及控制器，該控制器被 構(gòu)造成：將第一距離值、第二距離值與基準(zhǔn)距離相比較，根據(jù)比較結(jié)果分配權(quán)重，并且確定 距離測量裝置和對象之間的最終距離。
[0011] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種距離測量裝置的距離測量方法，該方法包括以下 步驟：將距離測量光束發(fā)射到對象上；感測由對象反射的并且由所述距離測量裝置收集的 光；通過使用第一測量方案感測到的光來計(jì)算所述距離測量裝置和所述對象之間的第一距 離值；通過使用第二測量方案感測到的光來計(jì)算所述距離測量裝置和所述對象之間的第二 距離值；將第一距離值、第二距離值與基準(zhǔn)距離相比較，根據(jù)比較結(jié)果分配權(quán)重，并且確定 所述距離測量裝置和所述對象之間的最終距離。
[0012] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種激光距離測量裝置包括：光發(fā)射器；光接收器；感 測單元；以及控制器，該控制器被構(gòu)造成進(jìn)行控制操作以通過所述光發(fā)射器發(fā)射分裂激光， 獲取指示發(fā)射所述分裂激光的時(shí)間和通過感測單元感測到從目標(biāo)位置反射的分裂激光的 時(shí)間之間的差的時(shí)間差信息，以及使用所述時(shí)間差信息計(jì)算到目標(biāo)位置的距離。
[0013] 在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中，一種激光距離測量方法包括以下步驟：通過光發(fā)射器 發(fā)射線激光，獲取指示發(fā)射所述線激光的時(shí)間和通過感測單元感測到從目標(biāo)位置反射的線 激光的時(shí)間之間的差的時(shí)間差信息，以及使用所述時(shí)間差信息計(jì)算到目標(biāo)位置的距離。
[0014] 應(yīng)該理解的是，對本發(fā)明的以上概述和以下詳述都是示例性和解釋性的，并旨在 對所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
【附圖說明】
[0015] 附圖被包括在本申請中以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并結(jié)合到本申請中且構(gòu)成 本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。 在附圖中：
[0016] 圖1例示使用三角測量法的距離測量裝置的基本操作；
[0017] 圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的距離測量裝置的基本操作的框圖；
[0018] 圖3描繪了通過控制信號(hào)發(fā)射特定頻率的距離測量光束到測量位置以及從測量 位置反射的所發(fā)射的距離測量光束回到距離測量裝置；
[0019] 圖4是例示從上方看到的轉(zhuǎn)動(dòng)基板的轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度的圖；
[0020] 圖5是詳細(xì)例示電力和通信連接器的圖；
[0021] 圖6和圖7是例示隨著距離測量裝置向前移動(dòng)和距離測量位置在豎直方向上移 動(dòng)，測量距離測量裝置和周圍對象之間的距離的圖；
[0022] 圖8例示通過調(diào)換光發(fā)射器和光接收器的豎直位置構(gòu)造距離測量裝置；
[0023] 圖9是例示配備有該距離測量裝置的機(jī)器人真空清潔器的圖；
[0024] 圖10是例示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的距離測量裝置的框圖；
[0025] 圖11是例示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的距離測量裝置的操作的流程圖；
[0026] 圖12是例示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的激光距離測量裝置的框圖；
[0027] 圖13是例示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的激光距離測量裝置和用該激光距離 測量裝置來測量到目標(biāo)位置的距離的圖；
[0028] 圖14是例示用根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的激光距離測量裝置測量到目標(biāo)位 置的距離的流程圖；
[0029] 圖15是例示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的采用線激光（line laser)的激光距 離測量裝置的圖；以及
[0030] 圖16是例示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的采用分裂激光（split laser)的激 光距離測量裝置的圖；
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在附圖中例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方 式的示例。貫穿附圖盡可能地用相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員容 易理解的是根據(jù)本說明書中公開的實(shí)施方式的構(gòu)造可應(yīng)用于多種設(shè)備。例如，這些設(shè)備包 括用于通過識(shí)別周圍對象來確定要遵循的路徑的機(jī)器人、感測繞著設(shè)備和周圍對象的精細(xì) 移動(dòng)的設(shè)備、給盲人通知障礙物的設(shè)備、識(shí)別用戶的移動(dòng)的設(shè)備以及創(chuàng)建三維圖像的設(shè)備。
[0032] 在下文，將參照圖1描述基于三角測量法的距離測量方法的基本操作。<