KR100196721B1 - 광학식 거리 측정 장치의 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학식 거리 측정 장치의 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, 일반적인 거리 측정 장치 및 방법에 있어서 측정거리의 정밀도를 결정하는 것은 이동한 시간을 얼마나 정확하게 측정하는가 하는 것인데, 이렇게 종래의 광학식 거리 측정 장치를 테스트하는 경우에는 측정하고자 하는 거리에 반사판을 설치하여 거리를 측정하고 그 측정된 결과를 바탕으로 제품의 조정 포인트를 조정함으로써, 공간을 많이 필요로 하고 시간과 인력이 많이 소요되는 문제점이 있으므로 본 발명은 광 케이블을 이용하여 레이저 빛이 일정한 거리를 통과한 후 수신장치로 들어오게 함으로써, 공간과 시간을 줄이고 반사판을 필요치 않도록 하였다.

Description

광학식 거리측정장치의 테스트 장치 및 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트부의 개략도.

제2도 (a)내지 (b)는 본 발명의 광입사부 및 광출사부에 대한 상세도.

제3도는 본 발명의 전체 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발광부 2 : 수광부

3 : 광입사부 3-1 : 발광렌즈

3-2 : 초점 4 : 광출사부

5 : 광케이블 6 : 슬릿

6-1 : 핀홀 7 : 유닛

8 : 광량감쇄기 9 : 광학식 거리측정장치

10 : 테스트부 11 : 모터

12 : PC

본 발명은 광학식 거리측정장치의 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광학식 거리측정장치를 테스트함에 있어서, 광케이블을 이용하여 작은 공간에서도 장거리 측정이 가능할 뿐만 아니라, 그 특성상 일정한 거리를 필요로 하는데, 최대 측정가능거리가 100m라면 보통3포인트 이상 측정하는 경우에는 10, 50, 100m등을 측정하게 되므로 약100m이상의 공간이 필요하게 됨으로써, 광학식 거리측정장치의 테스트에 있어 공간적 제약을 없앤 광학식 거리측정장치의 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 레이저를 이용한 광학식 거리측정장치에 있어서, 측정거리의 정밀도를 결정하는 것은, 이동한 시간을 얼마나 정확하게 측정하는가 하는 것인데, 광은 1[nsec]동안에 30cm를 이동하므로 광이 이동한 거리를 정확히 측정하는 것은 매우 어려운 일이다.

이렇게 종래의 광학식 거리측정장치를 테스트하는 경우에는 측정하고자 하는 거리에 반사판을 설치하여 거리를 측정하고 그 측정된 결과를 바탕으로 제품의 조정 포인트를 조정함으로써, 공간을 많이 필요로 하게되고 반사판을 설치해야하는 점에서 시간과 인력이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 일정공간에 반사판을 설치하는 대신에 광케이블을 이용하여 레이저 빛이 일정한 거리를 통과한후 수신장치로 들어오게 함으로써, 공간을 줄이고 반사판이 필요치 않도록 하였고, 이 경우에 여러개의 광섬유에서 오는 신호를 차단하기 위해 슬릿(Slit)을 이용하여 차단하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

즉, 광학식 거리측정장치는 레이저를 발광시켜 레이저가 물체에 맞고 돌아오는 광을 검지하여 발광에서 수광까지의 시간을 측정하여 거리를 인식하게 되는데, 이러한 장치의 제조과정에서 부품의 편차 등에 의한 오차가 발생 되기 때문에 조정장치를 이용하여 거리 인식의 과정을 약간 변화 시킬수 있도록 되어 있다.

본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명 광학식 거리측정장치의 테스트부는 제1도에 도시한 바와같이, 광학식 거리측정장치(9)에서 발광된 레이저빔은 테스트부(10)의 발광렌즈(3-1)를 통과하여 측정하고자하는 전체 거리수 만큼의 광케이블(5)의 갯수 보다 약간 크게 맺히도록 하는 초점(3-2)을 발생시키는 광입사부(3)와: 상기 광입사부(3)에서 집적된 레이저 빔은 광케이블(5)을 타고 진행하게 되는, 광케이블(5)의 길이에 따라 서로 다른 시간에 광출사부(4)에 도달하므로 원하는 광을 검지하기 위해 슬릿(6)을 이용하여 다른 광들을 차단시키고 원하는 광만을 통과시키는 광출사부(4): 및 상기 광입사부(3) 및 광출사부(4)를 연결하는 광케이블(5)로 구성된다.

여기서 제2도의 (a) 내지 (b)는 상기 테스트부 각각의 광입사부·광출사부측으로써, 먼저 제2도의 광입사부(A)측은 광학식 거리측정장치(9)의 발광부(1)에서 발광되는 광을 집속하고 일정 각도로 확산하여 목표물을 향해 발사시키는 발광렌즈(3-1)와: 측정하고자하는 전체 거리수 만큼의 광케이블(5) 갯수보다 약간 크게 맺히도록 하는 초점(3-2)으로 구성되고, 제2도의 광출사부(B)측은 광케이블(5)의 길이에 따라 서로 다른 시간에 레이저 빔이 도달되므로 원하는 시간에 도달되는 광을 검지 하고, 원하는 광은 통과시키며 나머지 광들은 차단시키는 역할의 핀홀(6-1)이 장착된 슬릿(6)과: 상기 광케이블(5)의 꼬임을 방지 하기 위해 양방향으로 회전될 수 있도록 한 유닛(7): 및 상기 광입사부(3)에 입사된 광이 실제 공기중과 동일하게 나오도록 광량을 조절하는 광량 감쇄기(8)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 광학식 거리측정장치(9)의 발광부(1) 및 수광부(2) 앞에 테스트부(10)를 위치 시킨다. 즉, 상기 발광부(1)에서 발광된 레이저 빔은 테스트부(10)의 발광렌즈(3-1)를 통과하여 측정하고자 하는 전체 거리수 만큼의 광케이블(5)의 갯수보다 약간 크게 맺히도록 초점(3-2)을 발생시킨다. 이렇게 집적된 레이저빔은 광케이블(5)을 타고 진행하게되는데, 광케이블(5)의 길이에 따라 서로 다른 시간에 수광부(2)로 도달하게 되어 원하는 시간에 도달되는 광을 검지 하기 위해 슬릿(6)을 이용하여 다른 광 들은 차단시키고 원하는 광 만을 통과시킨다.

이때 상기 슬릿(6)은 고정되어 있고, 상기 광케이블(5)의 꼬임을 방지 하기 위해 양 방향으로 회전 될 수 있도록 한 유닛(7)이 회전하게 됨으로써, 원하는 광은 핀홀(6-1)을 통과하고 나머지의 광들은 차단되는 것이다. 이렇게 통과된 신호는 광학식 거리측정장치(9)의 수광부(2)로 입사된다.

이하 본 발명의 전체 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 전체 구성도로, 광학식 거리측정장치(9)의 상태를 테스트 하기 위해, 상기 광학식 거리측정장치(9)의 발광부(1)에서 입사되는 광을 광케이블(5)을 통해 광출사부(4)쪽으로 보내는 테스트부(10)와: 상기 테스트부(10)에 장착된 광케이블(5)의 꼬임을 방지 하기 위해 양 방향으로 회전 될 수 있도록 한 유닛(7)을 구동 시키기 위한 모터(11) 및 상기 테스트부(10)에서 일정한 갯수 만큼의 데이터를 얻은 경우에 다음 거리를 인식하기 위해 광학식 거리측정장치(9)의 구동을 제어하고 상기 모터(11)를 구동시켜서 다음 거리의 광섬유 종단이 핀홀(6-1)에 맞도록 구동시키는 PC(12)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면, 제어 및 결과를 얻기 위한 PC(12)에서 테스트를 수행하기 위한 시작신호를 광학식 거리측정장치(9)로 전달 시키면, 상기 광학식 거리측정장치(9)는 주기적으로 레이저를 발광 시키고, 인식된 거리 값을 다시 PC(12)로 전달받는다.

상기 PC(12)에서 일정한 갯수 만큼의 데이터를 얻은 경우에 다음 거리를 인식하기 위해 광학식 거리측정장치(9)의 구동을 중지 시키고 상기 유닛(7)의 구동을 위한 모터(11)를 구동시켜 다음 거리의 광섬유 종단이 핀홀(6-1)에 맞도록 구동 시킨다.

다시 측정 대상인 광학식 거리측정장치(9)에 시작신호를 보내 레이저 빔을 발광시키고 값을 얻는다. 이때 얻은 데이터 값을 화면에 그래프로 그려주고, 미리 설정된 값과 비교하여 비교 결과가 일정한 편차 이내인 경우에 합격 메시지를 보내고, 다음 테스트를 준비하며 만일, 비교 결과가 편차 이상인 경우에는 상기 광학식 거리측정장치(9)의 내부에 있는 조정장치를 구동시켜야 하는 양을 알려 준다.

또한 이 경우에는 조정장치의 조정 이후에도 똑같은 과정을 다시 반복한다.

그리고, 설치된 광섬유의 갯수 만큼 실행하고, 여기에 설치된 광섬유의 갯수는 테스트 포인트이며, 많을수록 측정이 가능하다.

또한, 공기 중에서 레이저 광이 전파되면서 발생하는 광 손실과 광케이블을 통해 전파되는 광 손실율이 서로 다르기 때문에 이의 차이에서 발생되는 광량의 차이가 영향을 미칠 경우에는 발생되는 시간 차이 만큼의 광의 경로를 다르게 하고 100m거리를 측정하고자 할 때에는 이상적인 광케이블의 길이는 왕복거리인 200m를 광케이블의 굴절률로 나눈 140m이지만 광케이블을 통해 들어오는 광량이 큰 경우에는 공기 중 보다 시간이 빠르게 인식되므로 상기의 그림에서 발생되는 시간의 차이만큼 광케이블 길이를 다르게 설정한다.

그리고, 공기 중에서 레이저 광이 전파되면서 발생되는 광 손실과 광케이블을 통해 전파되는 광 손실율이 서로 다르기 때문에 이의 차이에서 발생되는 광량의 차이가 영향을 미치므로 광케이블의 종단에 광량 감쇄기(8)를 장착하여 실제 공기중과 동일한 광량이 나오도록 광량을 조절한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 반사판을 이용하여 일정거리를 왕복하는 것보다 테스트하는 공간을 줄일 수 있고, 반사판이 레이저 빔의 중앙에 들어 가도록 맞추는 과정이 필요 없으며, 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 광학식 거리측정장치의 테스트 장치에 있어서, 광학식 거리측정장치(9)의 상태를 테스트 하기 위해, 상기 광학식 거리측정장치(9)의 발광부(1)에서 입사되는 광을 광입사부(3)에서 받아 광케이블(5)을 통해 광출사부(4)쪽으로 보내는 테스트부(10)와: 상기 테스트부(10)에 장착된 광케이블(5)의 꼬임을 방지 하기 위해 양방향으로 회전 될 수 있도록 한 유닛(7)을 구동 시키기 위한 모터(11); 및 상기 테스트부(10)에서 일정한 갯수 만큼의 데이터를 얻은 경우에 다음 거리를 인식하기 위해 광학식 거리측정장치(9)의 구동을 제어하고 상기 모터(11)를 구동시켜 다음 거리의 광케이블(5) 종단이 핀홀(6-1)에 맞도록 구동시키는 PC(12)로 구성됨을 특징으로 하는 광학식 거리 측정장치의 테스트 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 테스트부(10)는 발광되는 광을 집속하고 일정 각도로 확산하여 목표물을 향해 발사시키는 발광렌즈(3-1)와, 측정하고자 하는 전체 거리수 만큼의 광케이블(5) 갯수보다 약간 크게 맺히도록 하는 초점(3-2)으로 구성된 광입사부(3)와: 광케이블(5)의 길이에 따라 서로 다른 시간에 레이저 빔이도달되므로 원하는 시간에도달되는 광을 검지 하고 원하는 광은 통과시키며 나머지 광들은 차단시키는 핀홀(6-1)이 장착되어 있는 슬릿(6)과, 광케이블(5)의 꼬임을 방지 하기 위해 양방향으로 회전될 수 있도록 한 유닛(7)과, 상기 광입사부(3)에 입사된 광이 실제공기중과 동일한 광량이 나오도록 광량을 조절하는 광량 감쇄기(8)로 구성된 광출사부(4): 및 상기 광입사부(3)와 광출사부(4)를 연결하는 광케이블(5)로 이루어짐을 특징으로 하는 광학식 거리측정장치의 테스트 장치.
3. 광학식 거리측정장치의 테스트 방법에 있어서, PC(12)에서 테스트를 수행하기 위한 시작신호를 광학식 거리측정장치(9)로 전달 하면, 상기 광학식 거리측정장치(9)가 주기적으로 레이저를 발광시키고, 인식된 거리 값을 다시 PC(12)로 전달하는 제1단계와; 상기 PC(12)에서 일정한 갯수 만큼의 데이터를 얻은 경우에 다음 거리를 인식하기 위해 광학식 거리측정장치(9)의 구동을 중지 시키고, 유닛(7)의 구동을 위한 모터(11)를 구동시켜 다음 거리의 광섬유 종단이 핀홀(6-1)에 맞도록 구동 시키는 제2단계와; 다시 측정 대상인 광학식 거리측정장치(9)에 시작신호를 보내 레이저 빔을 발광시키고 값을 얻어 상기 광학식 거리측정장치(9)에서 얻은 데이터 값을 화면에 그래프로 그려준 후, 미리 설정된 값과 비교하여 비교 결과가 일정한 편차 이내인 경우에 합격 메시지를 보내는 제3단계와; 다음 테스트를 준비하며 만일, 비교 결과가 편차 이상인 경우에는 상기 광학식 거리측정장치(9)의 내부에 있는 조정장치를 구동시켜야 하는 양을 알려주어 조정장치의 조정 이후에도 똑같은 과정을 다시 반복 수행하는 제4단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 광학식 거리측정장치의 테스트 방법.