KR100682960B1 - 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법 - Google Patents

레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100682960B1
KR100682960B1 KR1020060006271A KR20060006271A KR100682960B1 KR 100682960 B1 KR100682960 B1 KR 100682960B1 KR 1020060006271 A KR1020060006271 A KR 1020060006271A KR 20060006271 A KR20060006271 A KR 20060006271A KR 100682960 B1 KR100682960 B1 KR 100682960B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
distance
laser beam
scan
scanning
Prior art date
Application number
KR1020060006271A
Other languages
English (en)
Inventor
조용철
장석모
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060006271A priority Critical patent/KR100682960B1/ko
Priority to US11/477,631 priority patent/US7411660B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100682960B1 publication Critical patent/KR100682960B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/10—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C15/00—Pavings specially adapted for footpaths, sidewalks or cycle tracks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/22—Gutters; Kerbs ; Surface drainage of streets, roads or like traffic areas
    • E01C11/224—Surface drainage of streets
    • E01C11/225—Paving specially adapted for through-the-surfacing drainage, e.g. perforated, porous; Preformed paving elements comprising, or adapted to form, passageways for carrying off drainage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C2201/00—Paving elements
    • E01C2201/20—Drainage details
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/22—Pavings made of prefabricated single units made of units composed of a mixture of materials covered by two or more of groups E01C5/008, E01C5/02 - E01C5/20 except embedded reinforcing materials

Abstract

물체 길이를 3차원으로 측정 및 측정된 물체 길이를 모사 할 수 있도록 된 구조의 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사 방법이 개시되어 있다.
이 개시된 레이저 직선자는 본체와; 본체에 설치되는 것으로, 레이저 빔을 주사하여 소정 주사폭을 가지는 빔 스폿이 대상물에 형성되도록 하는 빔 스캐너와; 대상물에서 반사된 레이저 빔을 수광하여, 대상물에 형성된 빔 스폿의 위치를 감지하는 위치감지센서와; 빔 스캐너를 구동하고, 위치감지센서에서 감지된 신호를 처리하는 신호처리부와; 신호처리부로부터 신호를 입력받아, 본체와 대상물 사이의 거리 변화, 측정된 거리 값을 포함한 데이터를 표시하는 디스플레이와; 빔 스폿의 크기 조절, 측정 거리의 시작 및 종료 위치 설정을 포함한 데이터 입력을 수행하는 입력부;를 포함하여, 대상물의 직선 길이를 측정하거나, 측정된 길이 또는 알고 있는 길이에 대응되는 주사폭으로 빔 스폿을 대상물에 투사 할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사 방법{Straight ruler using laser and method for measuring length and projecting line using the straight ruler}
도 1은 종래의 비접촉식 측정장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 보인 개략적인 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 보인 개략적인 회로도.
도 4는 스캐닝 미러의 회전각 변화에 따른 주사방향의 변화를 설명하기 위한 개략적인 도면.
도 5는 인가 전압에 따른 스캐닝 미러의 구동각 변화를 보인 그래프.
도 6은 라인 주사시 시간에 따른 스캐너의 구동 전압의 변화를 보인 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자의 스캔 모드를 개략적으로 나타낸 도면.
도 8a는 디스플레이에 표시된 주사 방향에 대한 본체와 대상물 사이의 거리 변화를 보인 그래프
도 8b는 스캔 모드시 디스플레이에 표시된 본체의 자세 정보를 보인 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 이용한 거리 측정 순서를 보인 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자의 투사모드를 개략적으로 나타낸 도면.
도 11a는 디스플레이에 표시된 주사 방향에 대한 본체와 대상물 사이의 거리 변화를 보인 그래프
도 11b는 투사 모드시 디스플레이에 표시된 본체의 자세 정보를 보인 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 이용한 투사 순서를 보인 순서도.
도 13은 두 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법을 설명하기 위한 개략적인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...본체 11...디스플레이
13...스크롤 바 14...키보드
15...입력부 20...빔 스캐너
21...광원 25...스캐닝 미러
31...위치감지센서 35...자세감지센서
본 발명은 광학 비접촉식의 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물체 길이를 3차원으로 측정 및 측정된 물체 길이를 모사(模寫) 할 수 있도록 된 구조의 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 접촉식으로 거리 측정 및 선을 긋는데 이용되는 줄자 또는 막대자는 휴대가 불편하고, 쉽게 접근할 수 없는 곳의 높이나 폭 등의 길이를 측정하기가 어렵다는 단점이 있다. 이를 고려하여 광학 비접촉식으로 거리를 측정할 수 있도록 된 구조의 직선자가 요구된다.
도 1은 미국특허 제4,494,874호에 개시된 종래의 비접촉식 측정장치를 보인 개략적인 도면이다.
도면을 참조하면, 종래의 비접촉식 측정장치는 삼각측량 방식으로 물체를 측정하는 것으로, 프로젝터(3), 카메라(5) 및 제어부(7)를 포함한다. 상기 프로젝터(3)는 측정 대상물(1)에 움직임 가능한 레이저 스폿(SL)을 투사한다. 상기 카메라(5)는 상기 측정 대상물(1)에 조명된 레이저 스폿(SL)을 촬영하여, 그 레이저 스폿(SL)의 광세기 및 위치를 계측한다. 상기 제어부(7)는 카메라(5)에서 수광된 광 세기에 비례하는 신호를 제공받아 상기 프로젝터(3)의 투사 광량을 조절한다.
따라서, 측정 대상물(1)에 투사되는 레이저 스폿(SL)을 플라잉(flying)하여 측정 대상물(1)을 스캔하고, 이와 동기하여 측정된 신호로부터 삼각측량 방식에 측정 대상물(1)의 3차원 정보를 획득할 수 있다.
한편, 종래의 비접촉식 측정장치는 대상물의 3차원 정보를 비접촉식으로 획득하는데 국한되므로, 그 응용분야가 제약되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출 된 것으로, 3차원으로 대상물의 크기를 측정함과 아울러, 측정된 물체 길이의 모사(模寫) 내지는 소정 길이를 대상물에 투사할 수 있도록 된 구조의 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 직선자는,
본체와; 상기 본체에 설치되는 것으로, 레이저 빔을 주사하여 소정 주사폭을 가지는 빔 스폿이 대상물에 형성되도록 하는 빔 스캐너와; 상기 대상물에서 반사된 레이저 빔을 수광하여, 상기 대상물에 형성된 상기 빔 스폿의 위치를 감지하는 위치감지센서와; 상기 빔 스캐너를 구동하고, 상기 위치감지센서에서 감지된 신호를 처리하는 신호처리부와; 상기 신호처리부로부터 신호를 입력받아, 상기 본체와 대상물 사이의 거리 변화, 측정된 거리 값을 포함한 데이터를 표시하는 디스플레이와; 상기 빔 스폿의 크기 조절, 측정 거리의 시작 및 종료 위치 설정을 포함한 데이터 입력을 수행하는 입력부;를 포함하여, 상기 대상물의 직선 길이를 측정하거나, 측정된 길이 또는 알고 있는 길이에 대응되는 주사폭으로 빔 스폿을 대상물에 투사 할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
여기서, 레이저 직선자는 상기 본체의 자세를 감지하는 자세감지센서를 더 포함하여, 상기 대상물에 대해 투사되는 빔 스폿의 주사방향을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 레이저 직선자를 이용한 거리 측정 방법에 있어서,
거리 측정 대상물에 레이저 빔을 주사하고, 상기 측정 대상물에 주사되는 레이저 빔의 주사 폭을 조절하며 주사 시작 지점과 종료 지점을 설정하는 단계와; 설정된 시작 지점과 종료 지점 사이를 연속 주사하고, 상기 위치감지센서를 통하여 위치 데이터를 획득하는 단계와; 삼각측량법에 의하여 3차원 거리 데이터를 획득하는 단계;를 포함하여, 이 획득된 3차원 거리 데이터에서 측정 대상 폭에 대한 길이 정보를 얻을 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 거리 측정 방법은, 상기 측정 대상물에 대한 직각 주사 여부를 판단하는 단계와; 직각 주사시, 상기 자세감지센서를 이용하여 주사되는 레이저 빔의 롤과 피치를 조절하는 단계와; 획득된 3차원 거리 데이터에서 원하는 측정 대상 폭을 재설정하는 단계와; 재설정된 측정 대상 폭을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기한 레이저 직선자를 이용한 라인 투사 방법에 있어서,
투사 대상물에 레이저 빔을 주사하고, 상기 레이저 빔의 주사 시작 지점을 설정하는 단계와; 상기 빔 스캐너, 위치감지센서 및 신호처리부를 통하여 측정된 거리 정보 또는 상기 입력부를 통하여 입력된 거리 정보를 입력받아, 입력된 거리에 해당되는 주사폭으로 상기 투사 대상물에 레이저 빔을 투사하여 라인을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 라인 투사 방법은, 상기 투사 대상물에 대한 직각 주사 여부를 판단하는 단계와; 직각 주사시, 상기 자세감지센서를 이용하여 주사되는 레이저 빔의 롤과 피치를 조절하는 단계와; 상기 투사 대상물에 투사된 레이저 빔 의 주사폭에 해당되는 3차원 거리 데이터를 획득하는 단계와; 획득된 3차원 거리 데이터로부터, 상기 투사 대상물에 대한 상기 본체의 회전각을 산출하는 단계와; 회전각을 보정하고, 상기 투사 대상물에 레이저 빔을 재투사하여 라인을 재형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 직선자를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 보인 개략적인 도면이고,도 3은 도 2의 개략적인 회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자는 대상물(OBJ1)의 직선 길이를 측정하거나, 측정된 길이 또는 알고 있는 길이에 대응되는 주사 폭으로 빔 스폿을 대상물(OBJ1)에 투사하는데 이용되는 것으로, 휴대 가능한 본체(10)와, 이 본체(10)에 설치된 빔 스캐너(beam scanner)(20), 위치감지센서(31), 신호처리부(40), 디스플레이(11) 및 입력부(15)를 포함한다.
상기 빔 스캐너(20)는 레이저 빔 스폿(beam spot)을 주사하여 소정 주사 폭을 가지는 빔 라인(beam line)이 대상물(OBJ1)에 형성되도록 한다. 이를 위하여, 상기 빔 스캐너(20)는 레이저 빔을 조사하는 레이저 다이오드 등으로 구성된 광원(21)과, 이 광원(21)에서 조사된 레이저 빔을 주사시키는 스캐닝 미러(25)를 포함한다. 상기 스캐닝 미러(25)는 상기 신호처리부(40)에서 제공된 구동 전압에 의하여 1차원 또는 2차원 구동된다. 이 스캐닝 미러(25)는 압전구동, 정전용량 구동 또는 전자기 구동에 의해 동작하는 MEMS 스캐너, 갈바노미터(galvanometer) 등으로 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 스캐닝 미러(25)는 신호처리부의 제2증폭기(46)를 통하여 증폭된 전압 구동신호에 의하여 구동된다. 도시된 바와 같이, 스캐닝 미러(25)가 각 θ 만큼 경사 구동된 경우, 광축에 대해 각 α의 경사각으로 입사되는 입사광 BL은 상기 스캐닝 미러(25)에서 반사되어 광축에 대해 각 α+2θ의 각도로 진행한다.
여기서, 상기 스캐닝 미러(25)의 경사 구동각 θ은 소정 구간에서 도 5에 도시된 바와 같이 인가 전압과 비례 관계를 가진다. 그러므로, 인가 전압의 세기를 조절함에 의하여 상기 스캐닝 미러(25)의 구동각을 제어할 수 있어서, 대상물(OBJ1)에 대하여 후술하는 거리 측정방법에 의하여 측정된 길이에 대응하는 길이의 주사 폭 또는 사용자가 투사하고자 하는 길이의 주사 폭을 가지는 레이저 빔 라인을 투사할 수 있다.
상기 위치감지센서(31)는 예컨대 1차원 센서로서, 상기 빔 스캐너(20)에서 조사되고 상기 대상물(OBJ1)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여, 상기 대상물(OBJ1)에 형성된 빔 스폿의 위치 변화를 감지한다.
상기 신호처리부(40)는 상기 빔 스캐너(20)를 구동하고, 상기 위치감지센서(31)에서 감지된 신호와 상기 입력부(15)를 통하여 입력된 정보를 처리하며, 상기 디스플레이(11)에 표시 정보를 제공한다. 이를 위하여, 상기 신호처리부(40)는 마이크로프로세서(41)와, 메모리(42)를 포함한다. 상기 메모리(42)는 상기 빔 스캐너 (20)의 구동 데이터, 상기 위치감지센서(31) 및 입력부(15)를 통하여 입력된 데이터 및 디스플레이용 데이터 등이 저장된다.
또한, 신호처리부(40)는 상기 위치감지센서(31)에서 수광되고 광전 변환된 전기신호를 증폭하는 제1증폭기(43)와, 이 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(44)와, 상기 마이크로프로세서(41)에서 제공된 빔 스캐너(20) 구동용 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기(45) 및, 이 변환된 빔 스캐너(20) 구동용 신호를 증폭하여 상기 빔 스캐너(20)에 제공하는 제2증폭기(46)를 포함한다.
상기 디스플레이(11)는 상기 신호처리부(40)로부터 신호를 입력받아, 상기 본체(10)와 대상물(OBJ1) 사이의 거리 변화, 측정된 거리 값 등의 데이터를 표시한다.
상기 입력부(15)는 상기 대상물(OBJ1)에 맺힌 빔 라인의 길이 조절, 빔 스폿의 위치 조절, 측정 거리의 시작 위치 설정 및 종료 위치 설정 등의 데이터 입력을 수행한다. 이를 위하여, 상기 입력부(15)는 디스플레이(11) 상의 커서를 상하좌우로 이동하면서 소정 지점을 선택하는 스크롤 바(scroll bar)(13)와, 복수의 숫자판 등으로 이루어진 키보드(key board)(14)를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 본체(11)의 자세를 감지하여, 상기 본체(11)가 중력방향을 기준으로 기울어지게 배치되어 있는지 여부 등을 판단하는 자세감지센서(35)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 대상물(OBJ1)에 대해 투사되는 빔 스폿의 주사방향을 알 수 있다. 따라서, 대상물(OBJ1)에 대하여 주사 라인을 투사 하고자 하는 방향 예컨대 수평방향 또는 수직방향으로 레이저 빔을 투사할 수 있다. 상기 자세감지센서(35)의 예로는 도시된 바와 같은 2차원 틸트 센서(tilt sensor) 또는 3축 가속도 센서(미도시) 등이 있다.
상기 신호처리부(40)는 도 6에 도시된 바와 같이, 삼각파 전압으로 상기 빔 스캐너(20)를 구동하여, 상기 빔 스캐너(20)에서 주사되는 레이저 빔이 연속적인 주사 라인을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 도 6은 시간에 따른 전압의 변화를 보인 그래프로서, 일 주기의 전압 곡선 변화를 살펴 보면, 전반 시간은 S1으로 나타낸 바와 같이 전압이 선형적으로 증가하고, 후반 시간은 S2로 나타낸 바와 같이 전압이 선형적으로 감소한다. 그러므로, 이와 같은 전압 인가 동작을 매 주기별로 반복함으로써 상기 레이저 빔이 연속적인 주사 라인을 형성하도록 할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 이용한 거리 측정방법 및 주사라인 투사방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 직선자를 이용한 대상물(OBJ1)의 소정 폭(L1)을 측정하는 스캔 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 8a 및 도 8b 각각은 디스플레이에 표시된 주사 방향에 대한 본체와 대상물 사이의 거리 변화를 보인 그래프와, 자세 정보를 보인 도면이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 레이저 직선자를 이용한 거리 측정 순서를 보인 순서도이다.
도면들을 참조하면, 측정 대상물(도 7의 OBJ1)을 설정한다(S11). 이어서, 상기 대상물(OBJ1)에 빔 스캐너(20)를 통하여 레이저 빔을 주사하고, 상기 측정 대상 물(OBJ1)에 주사되는 레이저 빔의 주사 폭을 조절하며, 주사 시작 지점과 종료 지점을 설정한다(S14). 그리고, 설정된 시작 지점과 종료 지점 사이에 레이저 빔을 연속 주사하고, 위치감지센서(31)를 통하여 양 시점 사이의 위치 데이터를 획득한다(S15).
신호처리부(40)는 상기 위치감지센서(31)에서 획득된 위치 데이터를 입력 받아, 삼각 측량법에 의하여 3차원 거리 데이터를 획득함으로써(S16), 측정 대상 폭에 대한 거리 정보를 얻을 수 있다. 상기 삼각 측량법에 의한 3차원 거리 데이터 획득 방법 자체는 잘 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 단계 S11과 S14 사이에, 상기 측정 대상물(OBJ1)에 대한 직각 주사여부를 판단하는 단계(S12)와, 직각 주사를 원하는 경우 주사되는 레이저 빔의 롤(roll)과 피치(pitch)를 조절하는 단계(S13)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 직각 주사는 레이저 빔의 주사 방향이 중력방향에 수직한 방향 또는 중력방향과 평행한 방향의 주사를 의미한다. 상기 롤과 피치를 조절하는 단계는 상기 자세감지센서(35)를 이용하여 측정되고, 디스플레이(11)에 표시된 레이저 빔 스폿의 위치를 입력부를 통하여 조절함으로써 수행된다.
또한, 후술하는 투사모드를 통하여 측정된 대상 폭을 모사할 수 있도록 하기 위하여, 획득된 3차원 거리 데이터에서 원하는 측정 대상 폭을 재설정하는 단계(S17)와, 이 재설정된 측정 대상 폭을 메모리(도 3의 42)에 저장하는 단계(S18)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 따른 레이저 직선자를 이용한 대상물(OBJ2)에 대해 소정 주사 폭으로 레이저 빔을 주사하는 투사모드를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11a 및 도 11b 각각은 디스플레이에 표시된 주사 방향에 대한 본체와 대상물 사이의 거리 변화를 보인 그래프와, 자세 정보를 보인 도면이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 레이저 직선자를 이용한 투사 순서를 보인 순서도이다.
도면들을 참조하면, 투사 대상물(OBJ2)을 설정한다(S21). 이어서, 상기 대상물(OBJ2)에 빔 스캐너(20)를 통하여 레이저 빔을 주사하고, 상기 레이저 빔의 주사 시작 지점을 설정한다(S24).
그리고, 투사 길이에 대응되는 거리 정보를 입력 받아(S25), 이에 대응되는 주사 폭의 레이저 빔을 상기 설정된 주사 시작 지점에서부터 투사하여 라인을 형성한다(S26). 여기서, 입력되는 거리 정보는 상기 빔 스캐너(20), 위치감지센서(31) 및 신호처리부(도 3의 40)를 통하여 측정된 거리 정보이거나, 상기 입력부(15)를 통하여 입력된 거리 정보이다.
또한, 본 실시예에 따른 투사 방법은 단계 S21과 S24 사이에, 상기 투사 대상물(OBJ2)에 대한 직각 주사여부를 판단하는 단계(S22)와, 직각 주사를 원하는 경우 주사되는 레이저 빔의 롤(roll)과 피치(pitch)를 조절하는 단계(S23)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단계 23은 상기 자세감지센서(35)를 이용하여 측정되고, 디스플레이(11)에 표시된 레이저 빔 스폿의 위치를 입력부(15)를 통하여 조절함으로써 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 투사 대상물(OBJ2)에 투사된 레이저 빔의 주사 폭에 해당되는 3차원 거리 데이터를 획득하는 단계(S27)와, 획득된 3차원 거리 데이터로부터, 상기 투사 대상물(OBJ2)에 대한 상기 본체(11)의 회전각 φ를 산출하는 단계(S28) 및, 회전각 φ를 보정하고 상기 투사 대상물(OBJ2)에 레이저 빔을 재투사하여 주사 라인을 재형성하는 단계(S29)를 더 포함 할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 자세감지센서(35)를 통하여 감지한 데이터로부터 투사 대상물(OBJ2)에 대하여 본체(11)가 회전각 φ 만큼 기울어지게 배치된 경우, 도 11a에 도시된 바와 같이 주사방향에 따라 거리가 변화한다. 이와 같은 회전각 φ의 변화는 삼각측량법을 통해서 측정된 거리 데이터에서 대상물의 회전각 φ를 산출할 수 있으며, 이를 근거로 빔 스캐너(20)의 구동각 제어를 통하여 대상물(OBJ2)에 원하는 길이가 투사되도록 보정할 수 있다
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법은 도 13에 도시된 바와 같이, 레이저 직선자(10)를 적어도 2 이상 구비하고, 투사 대상물(OBJ3)에 각 레이저 직선자를 이용하여 적어도 2 이상의 라인을 동시에 투사할 수 있다.
도 13은 레이저 직선자(10)로서 제1 및 제2레이저 직선자(10a)(10b)가 구비된 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 제1레이저 직선자(10a)는 수평자로서 투사 대상물(OBJ3)에 중력 방향에 대해 수직한 라인을 형성하고, 제2레이저 직선자(10b)는 수직자로서 중력 방향에 대해 수평한 라인을 형성한다. 이를 위하여, 상기 제1 및 제2레이저 직선자(10a)(10b)의 배치 위치를 비교하여 볼 때, 제2레이저 직선자(10b)는 제1레 이저 직선자(10a)에 대하여 우측방향으로 90도 회전된 배치 형태를 가진다. 여기서, 정확한 수직 라인 및 수평 라인 형성 여부는 앞서 설명된 바와 같은 자세감지센서(35)에서 감지된 본체의 기울기 정보로부터 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1 및 제2레이저 직선자(10a)(10b) 각각의 빔 스캐너에서 레이저 빔을 주사하여, 수평 라인과 수직 라인을 동시에 상기 투사 대상물(OBJ3)에 투사할 수 있다. 비록, 도 13에서는 제1 및 제2레이저 직선자(10a)(10b) 각각에서 주사되는 수평 및 수직 라인이 서로 이격된 상태로 투사되는 것을 예로 들어 나타내었지만, 이에 한정되지 않고 수평 라인과 수직 라인이 교차하는 형태로 주사하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 직선자, 이를 이용한 거리 측정방법 및 라인 투사방법은 레이저 빔을 이용하여 비접촉식으로 대상물과 본체 사이의 거리 및 각도에 영향 없이 측정하고자 하는 위치 사이의 정확한 간격을 측정할 수 있다. 또한, 측정된 거리를 투사 대상물에 정확히 모사하거나 이미 알고 있는 거리를 정확히 투사 대상물에 투사할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 휴대폰, PDA 등의 퍼스널 모바일 기기에 대하여 본 발명의 레이저 직선자를 구현할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 퍼스널 모바일 기기에 대하여, 빔 스캐너, 위치감지센서 및 틸트감지센서를 추가하고, 디스플레이와 마이크로 프로세서를 공통으로 이용하는 것으로 레이저 직선자를 구현할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (13)

  1. 본체와;
    상기 본체에 설치되는 것으로, 레이저 빔을 주사하여 소정 주사 폭을 가지는 빔 스폿이 대상물에 형성되도록 하는 빔 스캐너와;
    상기 대상물에서 반사된 레이저 빔을 수광하여, 상기 대상물에 형성된 상기 빔 스폿의 위치를 감지하는 위치감지센서와;
    상기 빔 스캐너를 구동하고, 상기 위치감지센서에서 감지된 신호를 처리하는 신호처리부와;
    상기 신호처리부로부터 신호를 입력받아, 상기 본체와 대상물 사이의 거리 변화, 측정된 거리 값을 포함한 데이터를 표시하는 디스플레이와;
    상기 빔 스폿의 크기 조절, 측정 거리의 시작 및 종료 위치 설정을 포함한 데이터 입력을 수행하는 입력부;를 포함하여,
    상기 대상물의 직선 길이를 측정하거나, 측정된 길이 또는 알고 있는 길이에 대응되는 주사 폭으로 빔 스폿을 대상물에 투사 할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 레이저 직선자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔 스캐너는,
    레이저 빔을 조사하는 광원과;
    상기 광원에서 조사된 레이저 빔을 주사시키는 스캐닝 미러;를 포함하는 것 을 특징으로 하는 레이저 직선자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 자세를 감지하는 자세감지센서를 더 포함하여, 상기 대상물에 대해 투사되는 빔 스폿의 주사방향을 알 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 레이저 직선자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 자세감지센서는,
    2차원 틸트 센서 또는 3축 가속도 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 직선자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 빔 스캐너를 삼각파 전압으로 구동하여, 상기 빔 스캐너에서 주사되는 레이저 빔이 연속적인 주사라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 레이저 직선자를 이용한 거리 측정 방법에 있어서,
    측정 대상물에 레이저 빔을 주사하고, 상기 측정 대상물에 주사되는 레이저 빔의 주사 폭을 조절하며, 주사 시작 지점과 종료 지점을 설정하는 단계와;
    설정된 시작 지점과 종료 지점 사이를 연속 주사하고, 상기 위치감지센서를 통하여 위치 데이터를 획득하는 단계와;
    삼각측량법에 의하여 3차원 거리 데이터를 획득하는 단계;를 포함하여,
    상기 3차원 거리 데이터에서 측정 대상 폭에 대한 길이 정보를 얻을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 거리 측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정 대상물에 대한 직각 주사 여부를 판단하는 단계와;
    직각 주사시, 상기 자세감지센서를 이용하여 주사되는 레이저 빔의 롤과 피치를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 거리 측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    획득된 3차원 거리 데이터에서 원하는 측정 대상 폭을 재설정하는 단계와;
    재설정된 측정 대상 폭을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 거리 측정방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 레이저 직선자를 이용한 라인 투사 방법에 있어서,
    투사 대상물에 레이저 빔을 주사하고, 상기 레이저 빔의 주사 시작 지점을 설정하는 단계와;
    상기 빔 스캐너, 위치감지센서 및 신호처리부를 통하여 측정된 거리 정보 또는 상기 입력부를 통하여 입력된 거리 정보를 입력받아, 입력된 거리에 해당되는 주사 폭으로 상기 투사 대상물에 레이저 빔을 투사하여 라인을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 라인 투사 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투사 대상물에 대한 직각 주사 여부를 판단하는 단계와;
    직각 주사시, 상기 자세감지센서를 이용하여 주사되는 레이저 빔의 롤과 피치를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투사 대상물에 투사된 레이저 빔의 주사 폭에 해당되는 3차원 거리 데이터를 획득하는 단계와;
    획득된 3차원 거리 데이터로부터, 상기 투사 대상물에 대한 상기 본체의 회전각을 산출하는 단계와;
    회전각을 고려하여, 상기 투사 대상물에 레이저 빔을 재투사하여 라인을 재형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 레이저 직선자를 적어도 2 이상 구비하여,
    상기 투사 대상물에 적어도 2 이상의 라인을 투사하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 직선자는,
    중력 방향에 대해 수직한 라인을 형성하는 제1레이저 직선자와, 중력 방향에 대해 수평한 라인을 형성하는 제2레이저 직선자를 포함하며,
    상기 제1 및 제2레이저 직선자 각각의 빔 스캐너에서 레이저 빔을 주사하여, 수평 라인과 수직 라인을 상기 투사 대상물에 투사하는 것을 특징으로 하는 레이저 직선자를 이용한 라인 투사방법.
KR1020060006271A 2006-01-20 2006-01-20 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법 KR100682960B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006271A KR100682960B1 (ko) 2006-01-20 2006-01-20 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법
US11/477,631 US7411660B2 (en) 2006-01-20 2006-06-30 Laser straight ruler and method for measuring distance and projecting line using the straight ruler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006271A KR100682960B1 (ko) 2006-01-20 2006-01-20 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100682960B1 true KR100682960B1 (ko) 2007-02-15

Family

ID=38106416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060006271A KR100682960B1 (ko) 2006-01-20 2006-01-20 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7411660B2 (ko)
KR (1) KR100682960B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013094791A1 (ko) * 2011-12-22 2013-06-27 엘지전자 주식회사 거리 측정 장치
WO2018194250A1 (ko) * 2017-04-17 2018-10-25 주식회사 베이글랩스 거리 측정 장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049123A1 (de) * 2007-10-12 2009-04-16 Robert Bosch Gmbh Markier- und/oder Nivelliervorrichtung sowie Verfahren
EP2250720B1 (en) 2008-03-07 2019-08-14 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack for use with a power tool and a non-motorized sensing tool
JP2009237197A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Sanyo Electric Co Ltd 携帯プロジェクタ装置
JP5433274B2 (ja) * 2009-02-25 2014-03-05 京セラ株式会社 携帯電子機器
JP5832069B2 (ja) 2009-02-25 2015-12-16 京セラ株式会社 携帯電子機器
EP2348330A1 (de) * 2010-01-13 2011-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Liniensensor
US8625878B2 (en) * 2011-04-15 2014-01-07 International Business Machines Corporation Method and system of rail component detection using vision technology
WO2012170580A2 (en) * 2011-06-06 2012-12-13 Troxler Electronic Laboratories, Inc. Optical method and apparatus for determining a characteristic such as volume and density of an excavated void in a construction material
US20130214975A1 (en) * 2011-09-30 2013-08-22 Itrack, Llc Target location positioning method and device
US10126560B2 (en) 2016-02-18 2018-11-13 National Engineering Research Center for Optical Instrumentation Spectrum-generation system based on multiple-diffraction optical phasometry
CN110017785B (zh) * 2019-02-26 2020-12-22 湖州浪佩智能科技有限公司 一种便于定位测量的远距离设备上孔距测量装置
US10555690B1 (en) * 2019-06-03 2020-02-11 Fatma Al-Askar Standing posture measuring device
CN110763137A (zh) * 2019-11-05 2020-02-07 珠海格力智能装备有限公司 产品姿态的确定方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687325A (en) 1985-03-28 1987-08-18 General Electric Company Three-dimensional range camera
JPH0599625A (ja) * 1991-10-14 1993-04-23 Fujitsu Ltd 段差を有する被測定物の長さの測定装置とその方法
JPH0626859A (ja) * 1992-07-07 1994-02-04 Nippon Yusoki Co Ltd 無人走行車の測距装置
JPH09229632A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Toray Ind Inc 画像情報出力装置および方法、形状測定装置および方法
KR20030018183A (ko) * 2001-08-27 2003-03-06 주식회사 포스코 레이저와 에어리어스캔 시시디 카메라를 이용한 강판의 폭측정 장치 및 방법
JP2005043250A (ja) 2003-07-23 2005-02-17 Brother Ind Ltd ３次元形状検出装置、撮像装置、及び、３次元形状検出方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494874A (en) * 1981-07-07 1985-01-22 Robotic Vision Systems, Inc. Detection of three-dimensional information using a projected point or line of light
US4836671A (en) * 1985-04-08 1989-06-06 Charles Lescrenier Locating device
US5231401A (en) * 1990-08-10 1993-07-27 Kaman Aerospace Corporation Imaging lidar system
US5568255A (en) * 1994-10-12 1996-10-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus for controlling the scan width of a scanning laser beam
JP2000162533A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Aisin Seiki Co Ltd 光走査装置
JP4180718B2 (ja) * 1999-01-29 2008-11-12 株式会社トプコン 回転レーザ装置
US6507713B2 (en) * 2000-03-27 2003-01-14 Ricoh Company, Ltd. Image-formation apparatus, controlling method thereof and image-formation method
US6870611B2 (en) * 2001-07-26 2005-03-22 Orbotech Ltd. Electrical circuit conductor inspection
US20040083615A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-06 Cotner Terry L. Precise measuring device
US6918845B2 (en) * 2003-05-08 2005-07-19 Michael J. Kudla Goaltender training apparatus
US7039089B2 (en) * 2003-12-02 2006-05-02 Trimble Navigation Limited Interchangeable horizontally and vertically laser suitable for use in small spaces
BRPI0512871A (pt) * 2004-06-30 2008-04-08 Georgetown Rail Equipment Comp sistema e método para inspecionar via de estrada de ferro

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687325A (en) 1985-03-28 1987-08-18 General Electric Company Three-dimensional range camera
JPH0599625A (ja) * 1991-10-14 1993-04-23 Fujitsu Ltd 段差を有する被測定物の長さの測定装置とその方法
JPH0626859A (ja) * 1992-07-07 1994-02-04 Nippon Yusoki Co Ltd 無人走行車の測距装置
JPH09229632A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Toray Ind Inc 画像情報出力装置および方法、形状測定装置および方法
KR20030018183A (ko) * 2001-08-27 2003-03-06 주식회사 포스코 레이저와 에어리어스캔 시시디 카메라를 이용한 강판의 폭측정 장치 및 방법
JP2005043250A (ja) 2003-07-23 2005-02-17 Brother Ind Ltd ３次元形状検出装置、撮像装置、及び、３次元形状検出方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013094791A1 (ko) * 2011-12-22 2013-06-27 엘지전자 주식회사 거리 측정 장치
US9429420B2 (en) 2011-12-22 2016-08-30 Lg Electronics Inc. Distance measurement apparatus
WO2018194250A1 (ko) * 2017-04-17 2018-10-25 주식회사 베이글랩스 거리 측정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US7411660B2 (en) 2008-08-12
US20070171393A1 (en) 2007-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100682960B1 (ko) 레이저 직선자 및 이를 이용한 거리 측정 및 라인 투사방법
US10132611B2 (en) Laser scanner
JP4814214B2 (ja) 長寸の物体の方向パラメータを決定するための装置及び方法
TWI420081B (zh) 測距系統及測距方法
US9971455B2 (en) Spatial coordinate identification device
KR20080089691A (ko) 스테레오 모아레를 이용한 3차원 형상 측정장치 및 그 방법
EP3421930B1 (en) Three-dimensional shape data and texture information generation system, photographing control program, and three-dimensional shape data and texture information generation method
JP4872948B2 (ja) ３次元形状測定装置および３次元形状測定方法
JP2008026243A (ja) 三次元形状測定システム、三次元形状測定方法
US6508403B2 (en) Portable apparatus for 3-dimensional scanning
US11789126B2 (en) Handheld laser distance meter
US20170026636A1 (en) Method for the positionally accurate projection of a mark onto an object, and projection apparatus
JP6675336B2 (ja) レーザ測定装置
US11686816B2 (en) Laser scanner with target detection
JP2021156855A (ja) 測量装置及び測量システム
JP2005121370A (ja) 表面形状測定装置および表面形状測定方法
US20200318963A1 (en) Surveying Instrument
JP7311225B2 (ja) 測定システム、測定方法、及び測定プログラム
JP4778855B2 (ja) 光学式測定装置
US20220244392A1 (en) High resolution lidar scanning
US20210080577A1 (en) Three-dimensional survey apparatus, three-dimensional survey method, and three-dimensional survey program
US20200318966A1 (en) Surveying Instrument
JP2006292497A (ja) 測量装置およびその取扱方法
US20220128725A1 (en) Buried object scanning device, display control method for buried object scanning device, and display control program
JP7372108B2 (ja) 傾斜検出装置及び測量装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110103

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee