KR100232256B1 - 가변거리측정장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 레이저(Laser)거리 측정시스템에 관한 것으로서, 특히 거리측정센서 내부에 회동 또는 병진운동가능한 레이저반사거울들을 결합시킨 가변거리측정장치에 관한 것이다.
이같이 본 발명에 따른 가변거리측정장치는 거리측정장치에 구비된 거울중 레이저발진기로부터 직접 레이저가 입사되는 반사거울은 회동가능하게 결합되고, 이 반사거울로부터 반사되는 레이저를 입사받는 반사거울은 수평이동가능하게 결합되어 레이저빔의 반사위치를 변화시킨다. 따라서, 반사거울들의 구동에 의해 레이저거리 측정시스템의 측정거리를 변화시킬수 있으며, 또한 레이저의 분리각을 변화시킬수 있다. 또한, 각각의 반사거울에 조절기를 부착하여 반사거울의 위치를 눈금으로 표시하여 반사거울의 조절량을 직접 알수 있도록 하였다.

Description

가변거리측정장치
본 발명은 소정의 케이스 내에 촬상용 카메라와 레이저발진기가 병설된 거리측정장치에 관한 것으로서, 특히 상기 거리측정장치 내의 레이저발진기 전방에 회동가능하게 제1반사수단을 결합하고, 이 제1반사수단에 대하여 수평이동 가능한 제2반사수단을 결합하여 필요에 따라 측정거리와 측정범위를 조절할 수 있도록 한 가변거리측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 거리측정장치는 소정의 케이스 내에 촬상용 카메라와 레이저발진기 및 두 개의 반사거울을 구비한 것으로서, 레이저발진기로부터 발진되고 상기 두 개의 반사거울을 거쳐 목표 대상물에 입사된 소정의 레이저빔을 상기 카메라가 촬상하여 3차원 정보를 2차원 영상화함으로써 용접할 때 용접선의 위치나 용접선의 상태를 정확히 예측하기 위한 측정장치이다. 이러한 종래 거리측정장치의 대표적인 하나를 아래의 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제5도는 종래 거리측정장치의 구성도이고, 제6도는 종래 거리측정장치의 작용을 설명하기 위한 작용도이다. 제5도에 도시한 바와 같이, 종래 거리측정장치(100)는 소정의 케이스(110) 일측에 카메라(120)와, 이와 병설되는 레이저발진기(130)를 내장한다. 또한, 상기 레이저발진기(130)의 전방 소정 거리 이격된 위치에는 제1반사거울(140)이 장착되고, 이와 나란하게 제2반사거울(150)이 설치된다. 이들 제1,2반사거울(140,150)은 조립시 일정한 각도로 고정된다. 상기 거리측정장치(100)에서 레이저발진기(130)는 소정의 레이저빔(132)를 발진하고, 이는 제1,2반사거울(140,150)을 통하여 반사된후 목표 대상물에 입사된다. 이를 상세히 설명하면, 제6도에 도시한 바와 같이, 레이저발진기(130)로부터 발진된 레이저빔(132)이 상기 제1,2반사거울(140,150)을 통하여 굴절, 주사되어 목표 대상물(미도시) 3차원 공간상의 A,B,C점에 입사된다. 상기 카메라(120)가 입사된 레이저빔(132)을 촬상한다. 촬상된 상기 레이저빔(132)은 카메라(130)상의 각 점 A’,B’,C’로 출력되고, 이 출력빔을 기초로 2차원 영상에서의 위치변화를 삼각법에 의해 계산한다.
이와 같은 거리측정장치에 있어서, 그 측정거리 및 측정영역은 반사거울들의 각도(θ)에 의하여 결정된다. 즉, 수직선을 기준으로 하여 용접물에 반사되는 반사빔의 각도(θ)가 커지면 측정거리는 짧아지고 측정영역이 좁아지는 반면, 각도가 작으면 측정거리가 길어지며 측정영역은 넓어지게 된다.
전술한 바와 같이, 종래 거리측정장치는 상기 제1,2반사거울들이 설치시 일정한 각도로 고정됨으로써 조절이 불가능하게 제작이 되어 있었다. 따라서, 측정거리와 측정영역은 거리측정장치 조립후 다시 조절하기 어려운 문제가 있었다. 한편, 거리측정장치는 측정거리 또는 측정영역을 변화시키고자 할 때에는 레이저발진기나 카메라를 기울여 사용할 수 밖에 없어 그에 따른 공간확보를 위하여 거리측정장치의 부피가 커지는 단점이 있었다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 거리측정장치의 내부에 회동 또는 좌우이동가능한 반사거울들이 결합하여 반사거울들을 조절함으로써 거리측정장치와 부재사이의 거리 및 초점거리 등을 조절하는 가변거리측정장치를 제공함에 있다.
제1도는 본 발명에 따른 가변거리측정장치의 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 가변거리측정장치의 반사수단들을 나타낸 확대도.
제3(a)도는 본 발명에 따라 회동가능하게 결합된 제1반사수단의 조절장치를 나타낸 정면도.
제3(b)도는 제3(a)도의 조절장치에 의해 회동하는 제1반사거울의 사용상태도.
제4(a)도는 본 발명에 따라 수평이동가능하게 결합된 제2반사수단의 조절장치를 나타낸 정면도.
제4(b)도는 제4(a)도의 조절장치에 의해 수평이동하는 제2반사거울의 사용상태도.
제5도는 종래 거리측정장치의 구성도.
제6도는 종래 거리측정장치의 작용을 설명하기 위한 작용도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가변거리측정장치 20 : 반사수단
22 : 제1반사거울 26 : 제2반사거울
40 : 회전조절기 50 : 수평이동조절기
본 발명은 레이저발진기로부터 발진된 레이저빔의 주사방향을 일차변환하기위하여 레이저발진기의 전방에 설치되는 회동축과, 이에 연결되어 회동가능한 거울로 이루어진 제1반사수단과, 상기 제1반사수단으로부터 주사된 레이저빔의 주사방향을 이차변환하여 대상물의 목표지점에 주사하기 위하여 상기 제1반사경과 소정 거리 이격되게 병설되고, 케이스에 고정된 판형의 슬라이드와, 이에 수평이동가능하게 연결되는 슬롯 및, 슬롯에 연결된 거울로 이루어진 제2반사수단을 포함하는 가변거리측정장치를 제공한다.
이하, 참조된 도면들에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 가변거리측정장치의 구성도이고, 제2도는 본 발명에 따른 가변거리측정장치의 반사수단들을 나타낸 확대도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변거리측정장치(10)는 카메라(12), 레이저발진기(14) 및 반사수단(20)을 구비한다. 상기 레이저발진기(14)의 전면에는 원통형렌즈(16)가 위치하고 있으며, 이 원통형렌즈(16)는 레이저발진기(14)에서 발진된 레이저빔을 평면빔으로 변환시켜준다. 이 원통형렌즈(16)의 전방에는 일정간격 이격되어 제1반사수단과 제2반사수단으로 이루어진 상기 반사수단(20)이 위치한다. 상기 제1반사수단은 케이스(11)에 고정된 소정의 회전축(24)과, 이에 결합되어 회동가능한 제1반사거울(22)로 이루어진다. 이 회전축(24)의 배면에는 회전조절기(미도시)가 거리측정장치(10)의 외부로 돌출결합한다. 이 회전조절기는 제3(a)도를 통하여 상세히 설명한다. 상기 제1반사수단의 우측전방으로 일정간격 이격된 거리에는 제2반사수단이 위치한다. 상기 제2반사수단은 케이스(11)에 고정된 슬라이더(28)과, 이에 삽입되어 수평이동 가능한 일정길이로 된 막대형상의 슬롯(30) 및, 이 슬롯(30)에 연결된 제2반사거울(26)로 이루어진다. 또한, 이 제2반사거울(26)이 결합된 슬라이더(30)에는 상기 케이스(11)의 외측면에서 수평이동조절기(미도시)가 결합된다. 이 수평조절기에 관한 설명은 제4(a)도를 통해 상세히 설명한다.
이러한 구성를 갖는 가변거리측정장치(10)는 레이저발진기(14)에서 레이저빔이 발진되면, 레이저빔은 레이저발진기(14)의 전면에 위치한 원통형렌즈(16)에 의해 평면빔으로 변환된다. 이 평면빔은 원통형렌즈(16)와 일정간격 이격된 제1반사거울(22)에 입사된다. 그리고, 평면빔은 제1반사거울(22)에 입사된후, 일정한 굴절각을 갖고 반사되어 제2반사거울(26)에 입사된다. 그리고, 제2반사거울(26)에 입사된 평면빔은 목표로 하는 대상물인 부재(18)로 입사된다.
이때, 카메라(12)는 부재(18)에 초점이 맺히는 면을 감지하게 된다. 따라서, 카메라(12)는 부재(18)에서 레이저빔의 형태를 촬영하게 되고, 이 촬영된 영상을 통해 부재(18)와 거리측정장치(10) 사이의 거리를 산출하게 된다.
제3(a)도는 회전조절기를 나타내는 정면도이며, 제3(b)도는 제1반사거울의 작동을 나타내는 사용상태도이다. 도시한 바와 같이, 회전조절기(40)는 원주를 따라 회전각을 나타내는 지시계인 회전눈금(42)이 형성되어 있다. 그리고, 제1반사거울(22)이 결합된 회전축(24)의 일단에는 조절편(44)이 결합되어있다. 이 조절편(44)을 일방향으로 회전시키면, 제1반사거울(22)은 일정각도만큼 회동하게 된다. 따라서, 레이저빔의 분리각은 커지거나 작아지게되어 부재(18)에 입사되는 입사각을 θ1,θ2으로 조절하여 거리측정장치(10)와 부재(18)사이의 거리를 자유로이 조절할 수 있다.
또한, 제4(a)도는 수평이동조절기를 나타내는 정면도이며, 제4(b)도는 제2반사거울(26)의 작동을 나타내는 사용상태도이다. 도시한 바와 같이, 수평이동조절기(50)는 길이방향으로 조절눈금(52)이 일정 간격으로 형성되어 있다.
또한, 수평이동조절기(50)는 제2도에 도시된 슬라이더(30)에 수평이동반사거울(26)을 좌우로 조작하는 조작편(54)이 결합되어 있다. 이 조작편(54)을 좌우로 조절하면, 제2반사거울(26)은 일정량만큼 좌우로 병진운동하게 된다. 따라서, 제1반사거울(22)에서 반사된 레이저빔을 동일한 굴절각(θ)을 가진 상태에서 부재(18)와 거리측정장치(10) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 그리고, 수평이동조절기(50)에 감속장치(미도시)를 구비시켜 부재(18)와 가변거리측정장치(10) 사이의 거리를 세밀하게 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 가변거리측정장치는 조립 후에도 측정거리와 측정영역을 조절할 수 있어 그 적용범위가 넓다는 장점이 있으며, 작은 부재의 용접뿐만 아니라, 큰 부재의 용접에도 본 발명에 따른 가변거리측정장치를 사용할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 용접할 때 용접선의 위치나 용접선의 상태를 정확히 예측하면서 여러부재에 적용이 가능하도록 레이저와 카메라를 이용하여 3차원 정보를 2차원 영상화면에 담는 센서를 제작하는데 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 레이저발진기의 전방에 발진된 레이저빔의 반사각을 조절할 수 있도록 회동가능하게 제1반사수단을 결합하고, 측정거리를 조절할 수 있도록 상기 제1반사수단과 병설하여 수평이동가능한 제2반사수단을 결합한 가변거리측정장치를 제공함에 있다.

Claims (1)

  1. 카메라와 레이저발진기를 구비한 거리측정장치에 있어서, 상기 레이저발진기로부터 발진된 레이저빔의 주사방향을 일차변환하기 위하여 레이저발진기의 전방에 설치되는 회동축과, 이에 연결되어 회동가능한 거울로 이루어진 제1반사수단; 및 상기 제1반사수단으로부터 주사된 레이저빔의 주사방향을 이차변환하여 대상물의 목표지점에 주사하기 위하여 상기 제1반사경과 소정 거리 이격되게 병설되고, 케이스에 고정된 판형의 슬라이드와, 이에 수평이동가능하게 연결되는 슬롯 및, 슬롯에 연결된 거울로 이루어진 제2반사수단을 포함하는 가변거리측정장치.
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