KR20190008753A - Three dimension measuring apparatus, system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 위치 측정장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional position measuring apparatus, a system and a method thereof.
일반적으로 초음파 센서를 이용한 물체의 감지는 주로 초음파 센서로부터 물체까지의 거리를 측정하는 것이다. 초음파 센서를 이용한 거리측정 방법은 초음파를 송신한 시점부터 물체에서 반사된 초음파를 수신하는 시점까지의 체공 시간(T.O.F.:Time-Of-Flight)을 측정하고, 측정된 체공 시간에 공기중에서 초음파의 전파 속도를 곱하여 산출한다.In general, the detection of an object using an ultrasonic sensor is mainly performed by measuring the distance from the ultrasonic sensor to the object. The distance measuring method using the ultrasonic sensor measures the time-of-flight (TOF) from the time of transmitting the ultrasonic wave to the time of receiving the ultrasonic waves reflected from the object, Multiplied by the speed.
여기서, 체공 시간은 초음파를 송신한 시점에 일정한 주파수의 클록 신호를 갖는 카운터가 카운트를 개시하고 물체에서 반사된 초음파를 수신하는 시점에 카운트를 종료하여 측정된다.Here, the skew time is measured by counting a counter having a clock signal of a certain frequency at the time of transmitting the ultrasonic wave and ending the count at the time of receiving the ultrasonic wave reflected from the object.
이러한 초음파 센서를 이용한 측정방법은 로봇의 장애물 검지나, 게임 컨트롤러의 조작 인지 등 다양한 목적으로 사용될 수 있다.Such a measurement method using the ultrasonic sensor can be used for various purposes such as detection of an obstacle of a robot or operation of a game controller.
본 발명은 복수 개의 측정대상물의 위치를 측정할 수 있는 3차원 위치측정장치, 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a three-dimensional position measuring device, system and method for measuring the positions of a plurality of measurement objects.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 파(wave)를 측정대상물로 송신하는 송신센서부; 상기 제1 파를 수신한 측정대상물로부터 송신되는 제2 파(wave)를 수신하는 적어도 3개의 수신센서부; 및 상기 송신센서부에서 제1 파 송신 후 상기 각 수신센서부에서 상기 제2 파를 수신한 시간을 카운트하여 상기 각 수신센서부로부터 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하고, 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 위치측정장치가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a transceiver comprising: a transmission sensor unit transmitting a first wave as a measurement object; At least three receiving sensor units receiving a second wave transmitted from a measurement object receiving the first wave; And a controller for counting the time of receiving the second wave from each of the reception sensor units after the first wave transmission by the transmission sensor unit to calculate a round trip distance from each reception sensor unit to the measurement object, And a controller for calculating the position of the measurement object using the three-dimensional position measuring device.
또한, 상기 측정대상물은 복수 개이고, 상기 제2 파는 상기 측정대상물별로 상이한 주파수를 가질 수 있다. In addition, a plurality of measurement objects may be provided, and the second wave may have a different frequency for each measurement object.
또한, 상기 수신센서부는 상기 상이한 주파수의 개수에 상응하는 복수 개의 수신센서모듈을 포함할 수 있다. In addition, the reception sensor unit may include a plurality of reception sensor modules corresponding to the number of different frequencies.
또한, 상기 수신센서부는 상기 송신센서부로부터 지정된 방향 및 지정된 거리에 각각 구비될 수 있다. The reception sensor unit may be provided at a designated direction and at a specified distance from the transmission sensor unit, respectively.
또한, 상기 제어부는 상기 수신센서부로부터 수신되는 신호를 증폭하는 증폭모듈; 상기 송신센서부를 구동하는 드라이버 모듈; 상기 송신센서부 및 상기 수신센서부를 포함하는 미리 지정된 3차원 좌표계에서,상기 카운트된 시간을 이용하여 상기 송신 센서 및 상기 수신센서부로부터 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하고, 상기 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 신호처리 모듈을 포함할 수 있다. The control unit may include an amplification module for amplifying a signal received from the reception sensor unit; A driver module for driving the transmission sensor unit; Calculates a reciprocating distance from the transmission sensor and the reception sensor unit to the object to be measured by using the counted time in a predetermined three-dimensional coordinate system including the transmission sensor unit and the reception sensor unit, And a signal processing module for calculating the position of the measurement object using the signal processing module.
또한, 상기 측정대상물은 상기 제1파를 수신하는 수신모듈; 및 상기 제2파를 송신하는 송신모듈을 포함할 수 있다. In addition, the measurement object may include a receiving module for receiving the first wave; And a transmission module for transmitting the second wave.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 제1 파(wave) 송신 후, 미리 지정된 적어도 3곳의 위치에서 제2 파(wave)를 수신하는 시간을 이용하여 측정대상물의 위치를 산출하는 위치측정장치; 및 상기 위치측정장치로부터 상기 제1 파를 수신한 후, 미리 지정된 제2 파를 송신하는 HMD(Human mounted device)를 포함하는, 3차원 위치측정시스템이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a position measuring apparatus, comprising: a position measuring device for calculating a position of a measurement object using a time for receiving a second wave at at least three predetermined positions after a first wave transmission; And a HMD (Human Mounted Device) that receives the first wave from the position measuring device and then transmits a predetermined second wave.
또한, 상기 위치측정장치로부터 상기 제1 파를 수신한 후, 상기 제2 파와 상이한 주파수를 가지는 제3 파를 발신하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. The controller may further include a controller for receiving the first wave from the position measuring device and then transmitting a third wave having a frequency different from the second wave.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 측정대상물로 제1 파(wave)를 송신하는 단계; 미리 지정된 적어도 3곳의 수신위치에서 상기 측정 대상물로부터 제2 파(wave)를 수신하는 단계; 상기 제1 파를 송신한 후, 상기 3곳의 수신위치에서 상기 제2 파를 수신하는 시간을 각각 카운트하여 체공시간을 산출하는 단계; 상기 체공시간을 이용하여, 상기 수신위치별 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 3차원 위치측정방법이 제공될 수 있다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a measurement object, comprising: transmitting a first wave to a measurement object; Receiving a second wave from the measurement object at at least three predetermined reception positions; Counting a time at which the second wave is received at the three reception positions after transmitting the first wave, respectively, and calculating a time of the body of sight; Calculating a round trip distance to the measurement object by the reception position using the round trip time; And calculating the position of the measurement object using the calculated reciprocating distance.
또한, 상기 측정대상물은 복수 개이고, 상기 제2 파는 상기 측정대상물별로 상이한 주파수를 가질 수 있다. In addition, a plurality of measurement objects may be provided, and the second wave may have a different frequency for each measurement object.
또한, 상기 측정대상물은 HMD(Human mounted device) 및 콘트롤러 중 하나 이상을 포함할 수 있다. In addition, the measurement object may include at least one of a human mounted device (HMD) and a controller.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 위치측정장치, 시스템 및 그 방법은 복수 개의 측정대상물의 위치를 측정할 수 있는 장점이 있다. The three-dimensional position measuring apparatus, the system, and the method according to the embodiment of the present invention are advantageous in that the positions of a plurality of measurement objects can be measured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 위치측정 시스템을 예시한 도면.
도 2는 본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)의 제어부(130)의 내부 구성을 예시한 블록도.
도 3은 본 실시예에 따른 3차원 위치측정방법을 예시한 순서도.
도 4는 측정원리를 설명하기 위한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram illustrating a three-dimensional position measurement system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a
3 is a flowchart illustrating a three-dimensional position measurement method according to the present embodiment.
4 is a view for explaining a measurement principle;
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, throughout the specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.Also, throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms "a "," module ", and the like in the description mean a unit for processing at least one function or operation, which means that it can be implemented by one or more hardware or software or a combination of hardware and software .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 위치측정 시스템을 예시한 도면이며, 도 2는 본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)의 제어부(130)의 내부 구성을 예시한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a
이하, 본 명세서에서 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 위치측정대상물은 가상현실(VR)을 체험하는 사용자가 착용한 HMD(Human Mounted Device)(140) 또는 게임 컨트롤러(150, 152)인 것을 가정하여 설명하나. 이에 한정되지 아니한다. Hereinafter, in order to facilitate understanding and explanation of the present invention, the position measurement object may be an HMD (Human Mounted Device) 140 worn by a user who is experiencing a virtual reality (VR) ). But not limited to this.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 위치 측정장치(100)는 송신센서부(110), 적어도 3개의 수신센서부(120), 제어부(130)를 포함할 수 있다. 1 and 2, a three-dimensional
본 실시예에 따른 송신센서부(110)는 미리 지정된 주파수를 가지는 제1 파를 송신할 수 있다. 미리 지정된 주파수를 가지는 파를 송신하는 구성은, 본 발명의 출원 시 공지된 구성이므로 상세한 설명은 생략한다. The
또한, 본 실시예에서 송신센서부(110)가 송신할 수 있는 파(wave)는 초음파 외에 전자기파, 저주파, 고주파 등 다양한 파(wave)일 수 있으며, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 또는 사용자의 선택에 따라 다양하게 선택될 수 있다. The wave transmitted by the
이하, 본 명세서에서는 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 초음파로 예시하여 설명한다.Hereinafter, in order to facilitate understanding and explanation of the invention, ultrasonic waves are exemplified and described.
본 실시예에 따른 수신센서부(120)는 미리 지정된, 그리고 적어도 3곳의 위치에 구비될 수 있다. The
예를 들어, 수신센서부(120)는 3차원 좌표계에서 송신센서부(110)를 원점으로 두고, 미리 지정된 방향 및 미리 지정된 거리에, 그리고 적어도 3곳에 구비될 수 있다. For example, the
이 때, 각각의 수신센서부(120)에 대하여 미리 지정된 방향 및 미리 지정된 거리는 상호간에 동일, 유사 또는 상이할 수 있으며, 이는 본 발명이 적용되는 환경에 따라, 그리고 후술하는 제어부(130)가 측정대상물(140, 150, 152)의 위치산출시의 부하, 계산시간 등을 고려하여 다양하게 지정될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다. In this case, the predetermined directions and predetermined distances to the respective
본 발명의 실시예에 따른 측정대상물은, 도 1의 경우 HMD(140)와 2개의 컨트롤러(150, 152)는 제1 초음파를 수신하면, 각각에 지정된, 그리고 상호간에는 상이한 주파수(예를 들어, HMD(140), 제1 및 제2 컨트롤러(150, 1542)는 각각 상이한 f1, f2, f3의 주파수)의 제2 초음파를 발신할 수 있다. 이를 위해, HMD(140) 및 컨트롤러(150, 152)는 제1 초음파를 수신하는 모듈 및 제2 초음파를 송신하는 모듈을 포함할 수 있다. 1, the HMD 140 and the two
여기서, HMD(140) 및 다양한 컨트롤러(150, 152)는 본 발명의 출원 시 공지된 구성이며, 부가적으로 상호간에 상이한 주파수의 초음파를 송신하는 구성도 또한 본 발명의 출원시 공지된 구성이므로 상술한 설명은 생략한다. Here, the HMD 140 and the
도 1에 도시한 바와 같이, 3차원 위치측정기(100)의 제1 수신센서부(122)는 HMD(140) 및 2개의 컨트롤러(150, 152)로부터 주파수가 상호간에 상이한 3개의 주파수를 각각 수신하는 3개의 수신센서모듈을 포함할 수 있으며, 제2 수신센서부(124) 및 제3 수신센서부(126)도 또한 3개의 수신센서모듈을 각각 포함할 수 있다. 1, the first
도 1에는 측정대상물이 3개인 경우인 경우에 제1 내지 제3 수신센서부(122, 124, 126) 각각이 3개의 수신센서모듈을 포함하는 것으로 가정하여 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양한 개수의 수신모듈이 제1 내지 제3 수신센서부(122, 124, 126)에 구비될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다. 1, it is assumed that each of the first to third
본 실시예에 따른 제어부(130)는 수신센서부(120)로부터 수신되는 증폭모듈(132, 133, 134)과, 송신센서부(110)를 구동하는 드라이버 모듈(131)과, 신호처리를 위한 DSP(Digital Signal Processing)로 이루어진 신호처리 모듈(135)과, 신호처리 모듈(135)의 제어에 따라 카운트하는 카운트 모듈(136)를 포함할 수 있다. The
본 실시예에 따른 증폭모듈(132, 133, 134)은 수신센서부(120)에서 수신되는 신호를 증폭할 수 있다. The
예를 들어, 본 실시예와 같이 제1 수신센서부(122)가 3개의 수신센서 모듈로 구성되는 경우, 제1 증폭모듈(132)은 3개의 수신센서 모듈에서 수신되는 상이한 3개의 주파수의 초음파 각각을 증폭할 수 있다. For example, in the case where the first
도 2에는 각각의 증폭모듈(132, 133, 134)이 각각의 수신센서부(122, 124, 126)에 대응되도록 예시하였으나, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 증폭모듈의 개수와, 수신센서부의 개수는 상이할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다. 2, each of the
본 실시예에 따른 드라이버 모듈(131)은 미리 지정된 제1 초음파가 측정 대상물로 적절하게 송신될 수 있도록 송신센서부(110)를 구동할 수 있다. The
본 실시예에 따른 신호처리모듈(135)은 송신센서부(110)에서 제1 초음파 송신 후 각 수신센서부(120)에서 제2 초음파를 수신한 시간을 카운트하여 각 수신센서부(120)로부터 측정대상물(140, 150, 152)까지의 왕복거리를 산출하고, 산출된 왕복거리를 이용하여 측정대상물(140, 150, 152)의 위치를 산출할 수 있다. The
본 실시예에 따르면, 적어도 3개의 수신센서부(120)는 송신센서부(110)를 기준으로 미리 지정된 방향에 미리 지정된 위치에 구비되므로, 예를 들어 송신센서부(110)를 원점으로 두면 각각의 수신센서부(120)는 3차원 좌표계에서 각각의 위치를 미리 알 수 있다.According to the present embodiment, since at least three
그리고, 상술한 바와 같이 제어부(130)에서 카운트한 체공시간에 공기중 초음파 전파 속도를 곱하면, 각각의 수신센서부(120)까지의 왕복거리(보다 상세하게는 송신센서부(110) - 측정대상물 - 수신센서부(120)의 거리)가 산출될 수 있다. When the ultrasonic wave propagation velocity is multiplied by the air time counted by the
그리고, 제어부(130)는 3차원 좌표계상에서 송신센서부(110)의 위치, 각각의 수신센서부(120)의 위치, 각각의 수신센서부(120)에서 측정대상물(140, 150, 152)까지의 왕복거리를 이용하여, 수치해석기법에 따라 측정 대상물(150, 152)의 위치를 3차원 좌표계에서 산출할 수 있다. The
본 실시예에서, 측정대상물이 3개(즉, HMD(140) 및 2개의 컨트롤러(150, 152))인 경우, 각각에 상이한 주파수(예를 들어, f1, f2 및 f3)의 초음파가 미리 지정될 수 있으며, 각 측정대상물(140, 150, 152)은 제1 초음파를 수신하면, 미리 지정된 주파수의 제2 초음파를 송신할 수 있다. In the present embodiment, when three objects to be measured (i.e., the HMD 140 and the two
예를 들어, HMD(140)는 주파수가 f1인 제2 초음파를 송신하고, 2개의 컨트롤러(150, 152)는 주파수가 f2 및 f3인 제2 초음파를 송신할 수 있다. For example, the HMD 140 transmits a second ultrasonic wave having a frequency f1, and the two
이 경우, 본 실시예에 따른 제어부(130)는 주파수를 식별인자로 하여, 복수 개의 측정대상물을 구분하여 각각의 위치를 신속히 산출할 수 있다는 장점이 있다. In this case, the
초음파를 이용하여 위치를 측정하는 장치 및 방법에 관하여, 본 발명의 출원시 공지된 기술을 살펴보면, 측정대상물이 1개로 한정되거나, 또는 천정에 최소 4개의 수신센서부가 필요하는 등 제약이 많았다. 그러나, 본 실시예에 따르면 제2 초음파의 주파수를 달리하여 측정대상물(140, 150, 152)의 개수에 한정을 받지 아니하며, 또한 필요로한 수신센서부(120)가 최소 3개로 신속하게 측정대상물의 위치를 산출할 수 있다는 장점이 있다. With regard to an apparatus and method for measuring a position using an ultrasonic wave, there are many restrictions, such as limiting the number of objects to be measured or requiring at least four receiving sensor units on the ceiling. However, according to the present embodiment, the frequency of the second ultrasonic waves is not limited to the number of the measurement objects 140, 150, and 152, Can be calculated.
이하, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 실시예에 따른 3차원 위치측정 방법을 설명한다. Hereinafter, a three-dimensional position measurement method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
도 3은 본 실시예에 따른 3차원 위치측정방법을 예시한 순서도이고, 도 4는 측정원리를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a three-dimensional position measuring method according to the present embodiment, and FIG. 4 is a view for explaining a measurement principle.
이하, 본 실시예에 따른 위치측정방법을 설명함에 있어서, 앞서 상술한 3차원 위치측정장치의 외양(도 1의 100) 및 제어부(130)의 내부 구성은 일 예에 불과하며, 다양하게 변경될 수 있다. Hereinafter, in describing the position measuring method according to the present embodiment, the appearance of the above-mentioned three-dimensional position measuring apparatus (100 in FIG. 1) and the internal configuration of the
예를 들어, 도 1에 예시된 바와 상이하게 송신센서부(110)가 어느 하나의 수신센서부(120)와 같은 위치에 구비될 수 있다. For example, the
예를 들어, 도 2의 제어부(130)의 내부 구성은 어느 하나의 칩형태로 구비되거나, 도 2에 예시된 구성과는 상이한 개수의 구성으로 분할 또는 통합되어 구현될 수도 있다. For example, the internal configuration of the
따라서, 본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)의 내부구성 및 외양은 예시로 한 도 1 및 도 2에 한정되지 아니하고 다양하게 구성될 수 있다.Therefore, the internal configuration and appearance of the three-dimensional
따라서, 이하 본 실시예에 따른 위치측정방법을 설명함에 있어서, 3차원 위치측정장치(100)을 주체하여 설명한다. Therefore, in describing the position measuring method according to the present embodiment, the three-dimensional
본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)는 제1 초음파를 송신하고, 측정대상물로부터 미리 지정된 적어도 3곳의 위치에서 제2 초음파를 수신할 수 있도록 구비된다.The three-dimensional
도 3 및 도 4를 참고하면, 단계 S302에서 3차원 위치측정장치(100)는 측정대상물로 미리 지정된 제 1 초음파를 송신하고, 단계 S304에서 카운팅을 시작할 수 있다. 3 and 4, in step S302, the three-dimensional
이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 측정대상물(140, 150, 152)은 제1 초음파를 수신하는 경우, 각각에 지정된 주파수의 제2 초음파를 송신할 수 있다. In this case, when receiving the first ultrasonic waves, the
3차원 위치측정장치(100)는 단계 S306에서 제2 초음파가 수신될때까지 카운트를 계속하고, 제2 초음파가 수신되는 경우 단계 S308에서 카운팅을 종료하고, 체공 시간을 산출할 수 있다. The three-dimensional
여기서, 본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)는 미리 지정된 적어도 3곳의 위치에서 제2 초음파를 수신하며, 각각의 위치에서 제2 초음파가 수신될 때, 단계 S308에서 카운팅을 종료하고 해당시간을 산출할 수 있다. Here, the three-dimensional
또한, 본 실시예에 따르면 측정대상물은 복수 개로 구비될 수 있고, 측정대상물별로 미리 지정된, 상호간에 상이한 주파수를 가지는 제2 초음파를 송신하므로, 3차원 위치측정장치(100)는 주파수를 식별인자로 하여 측정대상물을 구분하고, 해당 측정대상물의 위치를 산출하기 위한 체공시간을 산출할 수 있다. According to the present embodiment, a plurality of measurement objects can be provided, and a second ultrasonic wave having frequencies different from each other predetermined for each measurement object is transmitted. Therefore, the three-dimensional
여기서, 각 수신위치(120)에 수신된 제2 초음파는, 도 4에 예시된 바와 같이, 측정대상물(150)의 위치와, 각 수신위치(120)의 배치에 따라 체공시간에 차이가 발생할 수 있다. 4, the second ultrasonic waves received at the respective receiving
이어서, 단계 S310에서 3차원 위치측정장치(100)는 산출된 체공시간을 이용하여 각 수신위치에서 측정 대상물(150)까지의 왕복거리를 산출할 수 있다. Subsequently, in step S310, the three-dimensional
여기서, 왕복거리는 공기중 전파 속도와 초음파의 체공 시간의 곱으로 산출될 수 있다. Here, the reciprocating distance can be calculated by multiplying the propagation speed in the air by the swing time of the ultrasonic wave.
이어서, 단계 S312에서 3차원 위치측정장치(100)는 측정대상물의 위치를 산출 할 수 있다. Subsequently, in step S312, the three-dimensional
여기서, 본 실시예에 따르면 3차원 위치측정장치(100)의 미리 지정된 송신위치, 미리지정된 적어도 3곳의 수신위치는 3차원 좌표계에서 위치를 미리 알 수 있으므로, 3차원 좌표계를 구성하고 단계 S310에서 산출한 각 수신위치에서 측정대상물까지의 왕복거리(보다 정확하게는, 송신위치-측정대상물-수신위치까지의 왕복거리)를 이용하여 수치해석기법에 따라 측정대상물의 위치를 산출할 수 있다. According to the present embodiment, since a predetermined transmission position of the three-dimensional
또한, 본 실시예에서는, 각 측정대상물 별로 제2 초음파의 주파수가 상이하므로, 주파수를 식별인자로 하여 복수 개의 측정대상물의 위치를 산출할 수 있다. In this embodiment, since the frequencies of the second ultrasonic waves are different for the respective measurement objects, the positions of a plurality of measurement objects can be calculated using the frequency as the identification factor.
이하. 도 4를 참고하여 본 실시예에 따른 수치해석 기법에 대해서 부연 설명을 한다. Below. Referring to FIG. 4, the numerical analysis technique according to this embodiment will be described in detail.
앞서 상술한 바와 같이, 3차원 위치측정장치의 송신위치(110)와, 적어도 3곳의 제2 초음파 수신위치(R1, R2, R3)는 미리 알 수 있으므로, 이를 3차원 좌표계로 구성할 수 있다. As described above, since the
예를 들어, 송신위치 및 적어도 3곳의 수신위치는 각각 원점(0,0,0), R1(XR1, YR1,ZR1), R2(XR2,YR2,ZR2), R3(XR3,YR3,ZR3)로 미리 알 수 있다. For example, the transmission position and at least three reception positions are defined as the origin (0,0,0), R1 (X R1 , Y R1 , Z R1 ), R2 (X R2 , Y R2 , Z R2 ) X R3 , Y R3 , Z R3 ).
예를 들어, 계산의 편의를 도모하기 위해, 상기한 3곳의 수신위치(120)가 동일 평면상에 위치하거나, 또는 3축 좌표계에서 각축에 하나씩 위치하되, 3차원 위치 연산을 위해 송신위치(110)로부터 상이한 거리에 위치할 수 있다. For example, in order to facilitate the calculation, the three
예를 들어, 3차원 위치측정장치는 주파수 f2 인 제2 주파수를 제1 컨트롤러로부터 수신되는 시간을 이용하여 체공시간을 산출하고, 산출된 체공시간을 이용하여 제1 수신위치 R1(122)(예를 들어, 제1 수신센서부(122))에서의 왕복거리(보다 정확하게는 제1 초음파 송신위치(110) - 제1 컨트롤러(150) - 제1 수신위치R1(122)의 거리)를 하기의 <수학식 1> 이용하여 산출할 수 있다. For example, the three-dimensional position measuring device calculates the time of the second time using the time that is received from the first controller at the second frequency of the frequency f2, and outputs the first reception position R1 122 (More precisely, the distance between the first
<수학식 1>&Quot; (1) "
왕복거리(R1) = 송신위치에서 측정대상물 까지의 거리(DO-T) +(R1) = distance from the transmitting position to the object to be measured ( DOT) +
측정대상물에서 제1 수신위치까지의 거리(DT-R1) The distance (D T -R 1) from the measurement object to the first reception position
= + = +
마찬가지로, 3차원 위치측정장(100)는 제2 수신위치 R2(124) 및 제3 수신위치 R3(126)에서의 왕복거리는 하기의 <수학식 2>로 산출할 수 있다.Similarly, the round trip distance at the second
<수학식 2>&Quot; (2) "
왕복거리(R2) = + The reciprocating distance (R2) = +
왕복거리(R3) = + (R3) = +
본 실시예에 따른 3차원 위치측정장치(100)는 상술한 수학식 1 및 수학식 2와, 미리 지정되어 알고 있는 3차원 좌표계에서 송신위치 O(110), 적어도 3곳의 수신위치 R1(122), R2(124), R3(126) 그리고 각 주파수를 식별인자로 하여 구분되는 측정대상물에 대하여 산출된 체공시간을 이용하여 수치해석 기법을 이용하여 해를 구하여 각각의 측정대상물(150)의 위치를 측정할 수 있다.The three-dimensional
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
110: 송신센서부
120: 수신센서부
130: 제어부110: transmission sensor unit 120: reception sensor unit
130:
Claims (11)
상기 제1 파(wave)를 수신한 측정대상물로부터 송신되는 제2 파(wave)를 수신하는 적어도 3개의 수신센서부; 및
상기 송신센서부에서 제1 파 송신 후 상기 각 수신센서부에서 상기 제2 파를 수신한 시간을 카운트하여 상기 각 수신센서부로부터 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하고, 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 위치측정장치.
A transmission sensor unit for transmitting a first wave as a measurement object;
At least three receiving sensor units for receiving a second wave transmitted from a measurement object receiving the first wave; And
Wherein the transmission sensor unit counts the time at which the second wave is received by each of the reception sensor units after the first wave transmission to calculate the reciprocating distance from each reception sensor unit to the measurement object, And calculating a position of the object to be measured.
상기 측정대상물은 복수 개이고, 상기 제2 파는 상기 측정대상물별로 상이한 주파수를 가지는, 3차원 위치측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of measurement objects are plural, and the second wave has a different frequency for each measurement object.
상기 수신센서부는 상기 상이한 주파수의 개수에 상응하는 복수 개의 수신센서모듈을 포함하는, 3차원 위치측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the receiving sensor section comprises a plurality of receiving sensor modules corresponding to the number of different frequencies.
상기 수신센서부는 상기 송신센서부로부터 지정된 방향 및 지정된 거리에 각각 구비되는, 3차원 위치측정장치.
The method according to claim 1,
And the reception sensor unit is provided at a specified direction and at a specified distance from the transmission sensor unit, respectively.
상기 제어부는
상기 수신센서부로부터 수신되는 신호를 증폭하는 증폭모듈;
상기 송신센서부를 구동하는 드라이버 모듈; 및
상기 송신센서부 및 상기 수신센서부를 포함하는 미리 지정된 3차원 좌표계에서,상기 카운트된 시간을 이용하여 상기 송신 센서 및 상기 수신센서부로부터 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하고, 상기 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 신호처리 모듈을 포함하는, 3차원 위치측정장치.
The method according to claim 1,
The control unit
An amplification module for amplifying a signal received from the reception sensor unit;
A driver module for driving the transmission sensor unit; And
Calculates a reciprocating distance from the transmission sensor and the reception sensor unit to the object to be measured by using the counted time in a predetermined three-dimensional coordinate system including the transmission sensor unit and the reception sensor unit, And a signal processing module for calculating the position of the measurement object using the three-dimensional position measurement device.
상기 측정대상물은 상기 제1파를 수신하는 수신모듈; 및 상기 제2파를 송신하는 송신모듈을 포함하는, 3차원 위치측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the measurement object includes a reception module for receiving the first wave; And a transmission module for transmitting the second wave.
상기 위치측정장치로부터 상기 제1 파를 수신한 후, 미리 지정된 제2 파를 송신하는 HMD(Human mounted device)를 포함하는, 3차원 위치측정시스템.
A position measuring device for calculating a position of a measurement object using a time for receiving a second wave at at least three predetermined positions after a first wave transmission; And
And a HMD (Human Mounted Device) that receives the first wave from the position measuring device and then transmits a predetermined second wave.
상기 위치측정장치로부터 상기 제1 파를 수신한 후, 상기 제2 파와 상이한 주파수를 가지는 제3 파를 발신하는 컨트롤러를 더 포함하는, 3차원 위치측정시스템.
8. The method of claim 7,
And a controller for receiving a first wave from the position measuring device and then transmitting a third wave having a frequency different from the second wave.
미리 지정된 적어도 3곳의 수신위치에서 상기 측정 대상물로부터 제2 파(wave)를 수신하는 단계;
상기 제1 파를 송신한 후, 상기 3곳의 수신위치에서 상기 제2 파를 수신하는 시간을 각각 카운트하여 체공시간을 산출하는 단계;
상기 체공시간을 이용하여, 상기 수신위치별 상기 측정대상물까지의 왕복거리를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 왕복거리를 이용하여 상기 측정대상물의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 3차원 위치측정방법.
Transmitting a first wave to a measurement object;
Receiving a second wave from the measurement object at at least three predetermined reception positions;
Counting a time at which the second wave is received at the three reception positions after transmitting the first wave, respectively, and calculating a swing time;
Calculating a round trip distance to the measurement object by the reception position using the round trip time; And
And calculating the position of the measurement object using the calculated reciprocating distance.
상기 측정대상물은 복수 개이고, 상기 제2 파는 상기 측정대상물별로 상이한 주파수를 가지는, 3차원 위치측정방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of measurement objects are plural, and the second wave has a different frequency for each measurement object.
상기 측정대상물은 HMD(Human mounted device) 및 콘트롤러 중 하나 이상을 포함하는, 3차원 위치측정방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the measurement object includes at least one of a human mounted device (HMD) and a controller.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100757102B1 (en) | 2005-12-29 | 2007-09-10 | 에이스로봇 주식회사 | Method and apparatus for mesuring distance in robot cleaner |
KR20090062594A (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Device and method for measuring 3d position using multi-channel ultrasonic sensor |
JP2016511400A (en) * | 2013-02-14 | 2016-04-14 | ディーキン ユニバーシティDeakin University | Position detection apparatus and method |
KR20160063076A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 삼성전자주식회사 | Untrasound sensor and object detecting method thereof |
KR20170028130A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 박준호 | Wearable device |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100757102B1 (en) | 2005-12-29 | 2007-09-10 | 에이스로봇 주식회사 | Method and apparatus for mesuring distance in robot cleaner |
KR20090062594A (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Device and method for measuring 3d position using multi-channel ultrasonic sensor |
JP2016511400A (en) * | 2013-02-14 | 2016-04-14 | ディーキン ユニバーシティDeakin University | Position detection apparatus and method |
KR20160063076A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 삼성전자주식회사 | Untrasound sensor and object detecting method thereof |
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