KR100471273B1 - Portable 3 dimension coordinate system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 3차원 좌표 측정장치는 소형 경량으로 휴대 가능하고 사용이 편리하게 하기 위하여, 본 장치를 지지하고 피측정체에 견고하게 설치하는 마그네트(1), 이 마그네트와 Z축 방향으로 설치되는 기둥(13)의 하단 사이에 설치되어 XY평면에서 기둥의 회전각도(b)를 측정하는 메인 각도 센서(3), 이 메인 각도 센서에 의하여 회전각도(b)가 측정되는 기둥(13) 상에 설치되어 Z축 방향의 변위를 측정하는 메인 변위 센서(5), 이 메인 변위 센서에 설치되고 피측정체에 접하는 아암(15)을 구비하여 Y축 방향의 변위를 측정하는 서브 변위 센서(7), 이 서브 변위 센서와 함께 메인 변위 센서에 설치되어 YZ평면에서 메인 변위 센서와 서브 변위 센서의 각도(a)를 측정하는 서브 각도 센서(9), 이 메인, 서브 각도 센서와 메인, 서브 변위 센서에 전선(17)으로 연결되어 입력받은 값들을 연산하여 원하는 좌표를 표시부(19)에 출력하는 제어기(11)로 구성되어 있다.The three-dimensional coordinate measuring apparatus of the present invention is a magnet (1) for supporting the apparatus and being firmly installed on the object under test, in order to be portable and easy to use in a small size, light weight, and a pillar installed in the direction of the magnet and the Z axis. A main angle sensor (3) installed between the lower ends of (13) to measure the rotation angle (b) of the column in the XY plane, and installed on the column (13) where the rotation angle (b) is measured by this main angle sensor A main displacement sensor 5 for measuring displacement in the Z-axis direction, a sub displacement sensor 7 for measuring displacement in the Y-axis direction with an arm 15 attached to the main displacement sensor and in contact with the object to be measured; This sub displacement sensor is installed in the main displacement sensor together with the sub displacement sensor to measure the angle (a) of the main displacement sensor and the sub displacement sensor in the YZ plane. Input connected with wires (17) The controller 11 is configured to calculate the received values and output desired coordinates to the display unit 19.
Description
본 발명은 휴대용 3차원 좌표 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형 경량으로 휴대 및 사용이 편리한 휴대용 3차원 좌표 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus, and more particularly, to a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus that is portable and easy to use small size and light weight.
자동차 제조를 위한 각종 기계 부품의 제작 과정에서 설계 도면에 준하는 정확한 치수 관리는 품질과 직결되는 중요한 인자이다.In the manufacturing process of various mechanical parts for automobile manufacturing, accurate dimension management based on design drawings is an important factor directly related to quality.
각 부품 및 어셈블리 상태의 부품의 정확도를 측정하기 위하여 레이아웃 머신, 3차원 다관절 측정기 등이 사용되고 있다.In order to measure the accuracy of each part and the assembly state, a layout machine, a three-dimensional articulated measuring instrument, etc. are used.
그러나, 이들은 초기 셋팅 시간이 길고 가격이 비싼 단점을 가지고 있다. 특히 레이아웃 머신은 휴대가 불가능하고, 3차원 다관절 측정기는 무게가 무겁고 전원이 필요하여 휴대가 사실 상 어렵고 측정을 위하여 2 사람을 필요로 하는 단점이 있다.However, they have the disadvantage that the initial setting time is long and expensive. In particular, the layout machine is not portable, and the three-dimensional articulation measuring device has a disadvantage in that it is practically difficult to carry because it is heavy in weight and requires power and requires two people for measurement.
본 발명은 상기와 같은 점들을 감안한 것으로서, 소형 경량으로 휴대 가능하고 사용이 편리한 휴대용 3차원 좌표 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus that is portable, compact and easy to use.
이 3차원 좌표 측정장치는, 본 장치를 지지하고 피측정체에 견고하게 설치하는 마그네트,The three-dimensional coordinate measuring apparatus includes a magnet that supports the apparatus and is firmly installed on the object under test.
이 마그네트와 Z축 방향으로 설치되는 기둥의 하단 사이에 설치되어 XY평면에서 기둥의 회전 각도를 측정하는 메인 각도 센서,A main angle sensor installed between the magnet and the lower end of the pillar installed in the Z-axis direction and measuring the rotation angle of the pillar in the XY plane,
이 메인 각도 센서에 의하여 회전 각도가 측정되는 기둥 상에 설치되어 Z축 방향의 변위를 측정하는 메인 변위 센서,A main displacement sensor installed on a column on which the rotation angle is measured by the main angle sensor, for measuring displacement in the Z-axis direction,
이 메인 변위 센서에 설치되고 피측정체에 접하는 아암을 구비하여 Y축 방향의 변위를 측정하는 서브 변위 센서,A sub-displacement sensor installed in the main displacement sensor and having an arm in contact with the object to be measured to measure displacement in the Y-axis direction,
이 서브 변위 센서와 함께 메인 변위 센서에 설치되어 YZ평면에서 메인 변위 센서와 서브 변위 센서의 각도를 측정하는 서브 각도 센서, A sub-angle sensor installed in the main displacement sensor together with the sub-displacement sensor to measure the angle of the main displacement sensor and the sub-displacement sensor in the YZ plane,
이 메인, 서브 각도 센서와 메인 서브 변위 센서에 전선으로 연결되어 입력받은 값들을 연산하여 원하는 좌표를 표시부에 출력하는 제어기로 구성되어 있다.The controller is connected to the main and sub angle sensors and the main sub displacement sensor by wires to calculate input values and to output desired coordinates to the display unit.
본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.Advantages and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 3차원 좌표 측정장치의 사시도로서, 마그네트(1), 메인 각도 센서(3), 메인 변위 센서(5), 서브 변위 센서(7), 서브 각도 센서(9), 제어기(11)와 기둥(13) 및 아암(15)으로 구성되어 있다.1 is a perspective view of a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention, a magnet (1), the main angle sensor (3), the main displacement sensor (5), the sub-displacement sensor (7), the sub-angle sensor (9), It consists of the controller 11, the pillar 13, and the arm 15. As shown in FIG.
마그네트(1)는 측정하고자 하는 피측정체(미도시)의 좌표 근처에 본 장치를 고정시키도록 구성되어 있다. 통상적으로 자동차 제조의 차체 공정과 같이 기준 정반이 있을 경우에는 좌표 근처의 정반 위에 본 장치를 고정시킨다. 이 마그네트(1)가 고정되는 위치가 본 장치로 계측되는 좌표의 기준점이 된다.The magnet 1 is configured to fix the apparatus near the coordinates of the object to be measured (not shown). In general, when there is a reference plate such as a vehicle body process of automobile manufacturing, the apparatus is fixed on the plate near the coordinates. The position where this magnet 1 is fixed becomes a reference point of the coordinate measured by this apparatus.
이 마그네트(1)에는 상기 메인 각도 센서(3)를 개재한 기둥(13)이 Z축 방향으로 설치되어 있다. 이 메인 각도 센서(3)는 마그네트(3)의 기둥(13)의 하단 사이에 설치되어 XY평면에서 기둥(13)의 회전 각도를 측정하게 된다. 결국 이 메인 각도 센서(3)는 기둥(13)에 설치되는 메인 변위 센서(5)의 회전 각도를 측정하게 된다. 이 메인 각도 센서(3)가 측정한 XY평면상의 각도에 대한 전기 신호는 전선(17)을 통하여 제어기(11)에 입력된다.The magnet 1 is provided with a pillar 13 via the main angle sensor 3 in the Z-axis direction. The main angle sensor 3 is installed between the lower ends of the pillars 13 of the magnet 3 to measure the rotation angle of the pillars 13 in the XY plane. As a result, the main angle sensor 3 measures the rotation angle of the main displacement sensor 5 installed in the column 13. The electrical signal for the angle on the XY plane measured by the main angle sensor 3 is input to the controller 11 via the electric wire 17.
메인 각도 센서(3)에 의하여 그 회전 각도가 측정된 기둥(13) 상에는 메인 변위 센서(5)가 승강 설치되어 Z축 방향의 변위를 측정하게 된다. 이 메인 변위 센서(5)는 피측정체의 좌표를 측정하기 위하여 기둥(13) 상에서 이동되어 마그네트(3)가 고정된 기준점에서 측정 지점의 높이 근처로 이동 설치된다. 이 메인 변위 센서(5)가 측정한 Z축 방향의 변위에 대한 전기 신호는 전선(17)을 통하여 제어기(11)에 입력된다.On the column 13 whose rotation angle is measured by the main angle sensor 3, the main displacement sensor 5 is provided to lift and measure the displacement in the Z-axis direction. This main displacement sensor 5 is moved on the column 13 to measure the coordinates of the object under test, and the magnet 3 is installed near the height of the measuring point at a fixed reference point. The electrical signal for the displacement in the Z-axis direction measured by the main displacement sensor 5 is input to the controller 11 via the electric wire 17.
이 메인 변위 센서(5)에 상기 서브 변위 센서(7)와 서브 각도 센서(9)가 설치되어 있다.The sub displacement sensor 7 and the sub angle sensor 9 are provided in the main displacement sensor 5.
이 서브 변위 센서(7)는 Y축 방향의 변위를 측정할 수 있도록 피측정체에 접하는 상기 아암(15)을 구비하고 있다. 이 아암(15)의 선단이 3차원 좌표를 측정할 피측정체에 접하도록 서브 변위 센서(7)는 아암(15) 상에서 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 서브 변위 센서(7)가 측정한 Y축 방향의 변위에 대한 전기 신호는 전선(17)을 통하여 제어기(11)에 입력된다.This sub displacement sensor 7 is provided with the said arm 15 which contact | connects the to-be-measured object so that the displacement of a Y-axis direction can be measured. The sub-displacement sensor 7 is provided on the arm 15 so that the tip of this arm 15 is in contact with the object to be measured on which the three-dimensional coordinates are to be measured. The electrical signal for the displacement in the Y-axis direction measured by the sub displacement sensor 7 is input to the controller 11 via the electric wire 17.
이 서브 변위 센서(7)와 함께 메인 변위 센서(5)에 설치되어 있는 서브 각도 센서(9)는 YZ평면에서 메인 변위 센서(5)와 서브 변위 센서(7)의 각도를 측정하게 된다. 이 서브 각도 센서(9)의 YZ평면에서의 각도에 대한 전기 신호는 전선(17)을 통하여 제어기(11)에 입력된다.The sub angle sensor 9 provided in the main displacement sensor 5 together with the sub displacement sensor 7 measures the angles of the main displacement sensor 5 and the sub displacement sensor 7 in the YZ plane. The electrical signal for the angle in the YZ plane of this sub-angle sensor 9 is input to the controller 11 via the wire 17.
제어기(11)는 상기와 같이 메인, 서브 각도 센서(3, 9)와 메인, 서브 변위 센서(5, 7)에 전선(7)으로 연결되어 이들로부터 입력된 전기 신호에 의한 값들을 연산하여 원하는 좌표를 표시부(19)에 출력하도록 구성되어 있다.The controller 11 is connected to the main and sub-angle sensors 3 and 9 and the main and sub-displacement sensors 5 and 7 by the wires 7 as described above, and calculates values by electric signals inputted from them. It is configured to output the coordinates to the display unit 19.
그리고, 이 제어기(11)는 초기 값을 셋팅하거나, 3차원의 상대 좌표를 측정하거, 2~3차원의 각도를 측정할 수 있도록 초기 값을 입력하는 입력부(21)를 구비하고 있다.The controller 11 is provided with an input unit 21 for inputting an initial value so as to set an initial value, measure a relative coordinate in three dimensions, or measure an angle in two or three dimensions.
이와 같이 구성되는 휴대용 3차원 좌표 측정장치로 3차원의 좌표를 측정하는 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The process of measuring three-dimensional coordinates with the portable three-dimensional coordinate measuring device configured as described above will be described with reference to FIG. 2.
먼저, 각 센서(3, 5, 7, 9)들과 기둥(13) 및 아암(15)이 구비된 본 장치를 피측정체의 좌표 근처에 설치한다.Firstly, the apparatus equipped with the sensors 3, 5, 7, 9, the pillar 13, and the arm 15 is installed near the coordinates of the object under test.
이때 마그네트(1)는 본 장치를 기준점(O)에 고정시키고, 제어기(11)의 입력부(21)를 통하여 초기 값(X, Y, Z)을 셋팅한다.In this case, the magnet 1 fixes the apparatus to the reference point O, and sets initial values X, Y, and Z through the input unit 21 of the controller 11.
그리고, 고정된 상태의 기둥(13)에서 메인 변위 센서(3)를 Z축 방향으로 승강시켜 Z방향의 좌표(H)를 측정한다.Then, the main displacement sensor 3 is moved up and down in the Z axis direction in the fixed column 13 to measure the coordinate H in the Z direction.
이어 아암(15)상에서 서브 변위 센서(5)를 이동시켜 Y방향의 좌표를 측정한다.Subsequently, the sub displacement sensor 5 is moved on the arm 15 to measure the coordinates in the Y direction.
그리고, 필요에 따라 서브 각도 세서(9)를 회전시켜 YZ평면에서 메인 변위 센서(3)와 서브 변위 센서(5)의 각도(a)를 측정하고, 메인 각도 센서(3)를 회전시켜 XY평면에서 회전각도(b)를 측정한다.Then, if necessary, the sub angle parser 9 is rotated to measure the angle a of the main displacement sensor 3 and the sub displacement sensor 5 on the YZ plane, and the main angle sensor 3 is rotated to XY plane. Measure the rotation angle (b) at.
마그네트(1)의 초기 셋팅 값이 좌표(X, Y, Z)이고, 본 장치에서 계측된 피측정체의 값이 좌표(x, y, z)로 계산된다.The initial setting value of the magnet 1 is the coordinates (X, Y, Z), and the value of the measured object measured by the apparatus is calculated by the coordinates (x, y, z).
즉, , , In other words, , ,
이렇게 계측되어 계산된 좌표(x, y, z)는 제어기(11)의 표시부(19)에 표시된다.The coordinates (x, y, z) measured and calculated in this way are displayed on the display unit 19 of the controller 11.
이와 같이 본 발명의 휴대용 3차원 좌표 측정장치는 마그네트에 메인 각도 센서를 개재하여 기둥을 설치하고, 이 기둥에 메인 변위 센서를 설치하며, 이 메인 변위 센서에 서브 변위 센서와 서브 각도 센서를 설치하고, 이 센서들을 전선으로 제어기에 연결하는 구성을 이룸으로서 종래기술에 비하여 소형 경량화를 실현할 수 있고, 제어기의 입력부로 초기 값을 셋팅하고 메인, 서브 변위 센서 및 메인, 서브 각도 센서를 피측정체의 좌표로 조작함으로서 제어기의 표시부에 측정된 좌표를 표시함으로서 종래기술에 비하여 간단하게 3차원의 좌표, 공간상에 존재하는 각 지점의 상대 좌표 또는 공 상의 각도를 측정할 수 있다. As described above, the portable three-dimensional coordinate measuring apparatus of the present invention installs a pillar through a main angle sensor on the magnet, installs a main displacement sensor on the pillar, and installs a sub displacement sensor and a sub angle sensor on the main displacement sensor. In this configuration, the sensors can be connected to the controller by wires, so that the weight and size of the sensor can be reduced compared to the prior art. The initial value is set as the input of the controller, and the main, sub displacement sensor and the main and sub angle sensors are By displaying coordinates measured on the display unit of the controller by manipulating the coordinates, three-dimensional coordinates, relative coordinates of each point existing in space, or angle of fancy can be measured.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 3차원 좌표 측정장치의 사시도.1 is a perspective view of a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 3차원 좌표 측정장치로 좌표를 계산하는 원리의 사시도.Figure 2 is a perspective view of the principle of calculating the coordinates with a portable three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 마그네트 3 : 메인 각도 센서1: magnet 3: main angle sensor
5 : 메인 변위 센서 7 : 서브 변위 센서5: main displacement sensor 7: sub displacement sensor
9 : 서브 각도 센서 11 : 제어기9: sub angle sensor 11: controller
13 : 기둥 15 : 아암13: pillar 15: arm
17 : 전선 19 : 표시부17: wire 19: display unit
21 : 입력부21: input unit
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