KR100971771B1 - 레이져를 이용한 심도감지장치 - Google Patents

레이져를 이용한 심도감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이져를 이용한 심도감지장치에 관한 것이다. 본 발명은 상하로 천공되는 로드 삽입홀이 형성되는 격벽을 구비하는 하우징부; 상기 상부공간에 삽입되어 상부로부터 수압을 받는 수압판; 상기 수압판의 하부에 일측이 연결되는 로드; 상기 격벽과 상기 수압판의 사이에 설치되어 상기 수압판을 밀어올리는 복원부; 상기 로드의 타측에 연결되는 반사디스크; 및 상기 하우징부의 내부 바닥면에 설치되어 상기 반사디스크로 레이져를 송출하고, 송출한 레이져가 반사되어 돌아오는 시간에 대한 시간정보를 처리하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 심도감지장치를 제공한다. 본 발명에 따르면 수중에서 운동하는 수중운동체가 위치한 지점에서의 수심을 신속하게 측정하도록 할 수 있으며, 수중의 물체들에 의한 방해를 받지 않고 수심을 측정하도록 할 수 있다.
심도측정, 수압, 레이져, 수중운동체, 수압감지

Description

레이져를 이용한 심도감지장치{Sensing apparatus for depth of water using laser beam}
본 발명은 레이져를 이용한 심도감지장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 수심에 따라 변화되는 수압에 의해 송출된 레이져의 도달시간이 변화되도록 하고, 레이져의 도달시간에 대한 시간정보를 송출하여 수심을 측정할 수 있도록 하는 레이져를 이용한 심도감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 측심기는 수심을 측정하기 위한 것으로 심도를 측정하고자 하는 지점에 초음파를 송출하고 송출된 초음파가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하는 소나(SONAR, sound navigation and ringing)방식이거나, 초음파 대신 레이져를 이용하는 경우가 많이 있었다.
그런데, 초음파 또는 레이져를 이용하여 수심을 측정하는 경우 송출된 초음파나 레이져가 수심의 바닥면에 도달된 후 반사되어 돌아오는 과정에서 초음파 또는 레이져의 진행을 방해하는 요인들에 의해 수심측정이 어렵게 되거나 측정에 오차가 발생할 가능성이 있었다.
이러한 방해 요인들은 수심이 깊을수록 증가하게 되어 수심이 깊은 해역 등 과 같은 곳에서 수심을 측정하는 것을 더욱 어렵고, 수심이 깊어짐에 따라 초음파 또는 레이져의 도달시간이 오래걸려 수심 측정시간이 길어진다는 단점이 있었다.
또한, 수중에 위치한 수중운동체가 자기의 위치에서부터 수표까지의 거리를 측정하고자 할 경우에 상기와 같은 방법으로는 거리측정이 거의 불가능하거나 매우 어렵다는 단점이 있었다.
이 외에도 수심을 측정하는 장비 중 물의 온도차로부터 수압을 얻어 다시 수심으로 환산하는 방법인 온도 측심장비와 같은 것도 있으나, 이는 수심을 측정하는데 소요되는 시간이 오래걸리고, 오차가 크다는 단점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 수심의 측정시 다른 물체들에 의해 방해를 받지 않고, 신속하게 수심을 측정할 수 있도록하며, 수중운동체가 수중에 있을 경우에도 수심의 측정이 가능하도록 하는 레이져를 이용한 심도감지장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상하로 천공되는 로드 삽입홀이 형성되는 격벽을 구비하는 하우징부; 상기 상부공간에 삽입되어 상부로부터 수압을 받는 수압판; 상기 수압판의 하부에 일측이 연결되는 로드; 상기 격벽과 상기 수압판의 사이에 설치되어 상기 수압판을 밀어올리는 복원부; 상기 로드의 타측에 연결되는 반사디스크; 및 상기 하우징부의 내부 바닥면에 설치되어 상기 반사디스크로 레이져를 송출하고, 송출한 레이져가 반사되어 돌아오는 시간에 대한 시간정보를 처리하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 심도감지장치를 제공한다.
여기서, 상기 센서모듈은 반사디스크를 향해 레이져를 송출하는 레이져 송출부; 상기 반사디스크로부터 반사되어 되돌아오는 레이져를 수신하는 레이져 수신부; 상기 송출된 레이져가 상기 반사디스크에 반사되어 상기 레이져 수신부에 도달하는 시간을 측정하여 시간정보를 계산하는 시간정보 계산부; 및 상기 계산된 시간정보를 이용하여 수심을 측정하는 외부기기로 상기 시간정보를 송출하는 시간정보 송출부를 포함한다.
또한, 상기 수압판의 측면에는 요홈이 형성되고, 상기 요홈에는 내부 밀폐용링이 삽입될 수 있다.
또한, 상기 반사디스크에는 상하로 관통되는 가이드홀이 천공되고, 상기 가이드홀에는 일측이 상기 격벽의 하부면에 부착되며, 타측은 상기 하우징부의 내부 바닥면에 부착되는 가이드핀이 삽입될 수 있다.
또한, 상기 로드 삽입홀의 내주면에는 상기 로드의 외주면에 접하는 베어링이 구비될 수 있다.
또한, 상기 복원부는 탄성 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징부는 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드홀의 내주면에는 상기 가이드핀에 접하는 베어링이 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 수중에서 운동하는 수중운동체가 위치한 지점에서의 수심을 신속하게 측정하도록 할 수 있으며, 수중의 물체들에 의한 방해를 받지 않고 수심을 측정하도록 할 수 있다. 또한, 간단한 구성으로 제작비용을 절감할 수 있어 경제적이라는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가 지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 레이져를 이용한 심도감지장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 사시도이며, 도 3은 센서모듈의 블럭도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이져를 이용한 심도감지장치(100, 이하 '심도감지장치'라 한다)는 하우징부(110), 수압판(120), 로드(130), 복원부(140), 반사디스크(150) 및 센서모듈(170)을 포함한다.
하우징부(110)는 내부에 상기 열거한 수압판(120), 로드(130), 복원부(140), 반사디스크(150) 및 센서모듈(170)을 구비한다.
하우징부(110)는 외부로부터 가해지는 수압으로부터 내부에 수용되는 상기 구성요소들을 보호하는 역할을 한다. 이러한 하우징부(110)의 외형은 원통형으로 형성하여 외부로부터의 압력을 효과적으로 분산시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
하우징부(110)의 하부 외주면에는 나사산을 형성하여 심도감지장치(100)가 수중운동체에 나사결합되어 장착될 수 있도록 한다. 이때, 하우징부(110)의 외주면에서 상기 나사산이 형성되는 부분에는 외부 밀폐용링(112)을 구비하여 수중운동체에 심도감지장치(100)가 결합될 때 체결부위가 수밀한 상태를 유지할 수 있도록 한다.
하우징부(110)의 상부면에는 수중에서 수압판(120)이 물에 의한 압력을 받을 수 있도록 하기 위해 개구되는 입수구(118)가 형성된다. 한편, 하우징부(110)의 상부 외주면은 너트형상으로 형성하여 수중운동체에 결합시 스패너 등의 공구를 이용하여 체결작업을 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
하우징부(110)의 내주면에는 하우징부(110)의 내부를 상부공간과 하부공간으로 나누는 격벽(114)이 연장형성된다. 격벽(114)의 중앙부분에는 로드(130)가 삽입되어 상하로 움직일수 있도록 로드삽입홀(115)이 천공된다. 바람직하게 로드삽입홀(115)의 내주면에는 로드(130)가 원활하게 움직일 수 있도록 로드홀 베어링(116)이 구비된다.
격벽(114)에 의해 분리되는 하우징부(110)의 내측 상부공간에는 수압을 받는 수압판(120) 및 수압에 의해 하강하는 수압판(120)을 복원시키는 복원부(140)가 설치되고, 하우징부(110)의 내측 하부공간에는 반사디스크(150)와 반사디스크(150)로 레이져를 송출하여 반사되는 레이져를 수신하는 센서모듈(170)이 구비된다.
하우징부(110)의 내부에 격벽(114)을 구비하고 상기와 같이 상부공간과 하부공간으로 구분될 수 있도록 함으로써 센서모듈(170)로부터 송출되는 레이져의 진행경로가 다른 구성요소들에 의해 방해받지 않고 수신될 수 있게 된다.
한편, 센서모듈(170)이 설치되는 하우징부(110)의 바닥부분은 센서모듈(170)로부터 시간정보에 대한 무선신호가 송출되는 송신용 홀(117)이 형성될 수 있다.
수압판(120)은 상술한바와 같이 로드삽입홀(115)에 삽입되는 로드(130)의 상단에 연결된다. 수압판(120)은 하우징부(110)의 상부면이 개구되어 형성되는 입수 구(118)를 통해 가해지는 수압을 받는 부분이다. 수중에서 수압판(120)에 수압이 가해짐에 따라 수압판(120)은 하강하게 되면, 수압판(120)의 하부에 일단이 연결된 로드(130)도 함께 하강하게 된다.
수압판(120)의 측면에는 요홈(122)이 형성되고, 상기 요홈(122)에는 하우징부(110)의 내주면과 밀착되어 하우징부(110)의 내부를 수밀하게 유지시키는 내부 밀폐용 링(123)이 삽입된다.
이러한 하우징부(110)와 수압판(120)은 염분을 함유하는 수중에서도 우수한 내식성을 가지는 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
복원부(140)는 수압판(120)과 격벽(114) 사이에 배치되는데 일단은 수압판(120)의 하부면에 접촉되고, 타단은 격벽(114)의 상부면에 접촉되어 수압판(120)을 지지한다. 복원부(140)는 탄성을 가지는 재질로 형성되어 수압을 받아 하강하는 수압판(120)이 하강하는 정도를 조절하며, 수압판(120)에 가해지는 수압이 감소 또는 제거되면 수압판(120)을 다시 상승시키는 역할을 한다.
이러한 복원부(140)는 탄성 스프링을 이용하여 구현할 수 있다. 이때, 탄성 스프링의 탄성계수나 전체 스트로크 길이는 수중운동체가 도달할 수 있는 한계 수심이내의 범위에서 수압판(120)이 수압에 따라 하강과 승강이 가능토록 하는 것과 반사디스크(150) 및 센서모듈(170) 사이의 거리를 고려하여 결정하도록 한다.
반사디스크(150)는 로드(130)의 하단에 연결되어 격벽(114)에 의해 구분되는 하우징부(110)의 내측 하부공간에 배치된다. 반사디스크(150)의 하부면은 센서모듈(170)로부터 송출되는 레이져를 반사시켜 다시 센서모듈(170)로 레이져가 도달되 도록 한다.
반사디스크(150)에는 상하방향으로 천공되는 가이드홀(152)이 구비되고, 상기 가이드홀(152)에는 일단이 격벽(114)의 하부면에 부착되며, 타단은 하우징부(110)의 내부 바닥면에 부착되는 가이드핀(160)이 삽입된다.
가이드홀(152)에 삽입된 가이드핀(160)은 반사디스크(150)가 수압판(120)의 움직임에 따라 상하로 이동될때 진동에 의해 반사디스크(150)가 흔들리는 것을 방지함으로써 레이져의 도달시간에 대한 측정을 함에 있어 오차를 최소화하는 역할을 한다.
이때, 가이드홀(152)의 내주면에는 핀홀 베어링(154)을 구비하여 반사디스크(150)의 움직임을 원활하게 할 수 있다. 또한, 가이드핀(160)의 하부에는 하우징부(110)의 내부 바닥면에 접하는 쿠션부(162)를 구비하여 반사디스크(150)의 하부면이 하강하여 하우징부(110)의 내부 바닥면에 닿아 손상되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
센서모듈(170)은 하우징부(110)의 내부 바닥면에 설치된다. 센서모듈(170)은 반사디스크를 향해 레이져를 송출하는 레이져 송출부(171), 송출된 레이져가 반사디스크(150)로부터 반사되어 되돌아오는 것을 수신하는 레이져 수신부(172), 레이져가 송출되고 반사되어 수신될때까지 소요되는 시간을 계산하는 시간정보 계산부(173) 및 계산된 시간정보를 송출하는 시간정보 송출부(174)를 포함한다.
센서모듈(170)에 의해 측정되 레이져의 도달시간에 대한 시간정보는 외부 장비에 구비되는 수심계산부(200)로 전송되고, 수심계산부(200)는 계측된 시간정보를 이용하여 수심을 계산한다. 이때, 수심계산부(200)는 송출된 레이져가 반사디스크(150)에 반사되어 도달하는 시간이 길수록 수심이 얕고, 상기 레이져의 도달 시간이 짧을 수록 수심이 깊어지는 특성을 이용하여 수심을 계산할 수 있다.
이때, 복원부(140)의 탄성특성과 스트로크 길이, 반사디스크(150)반사디스크(150)부(150)와의 거리는 수심에 따른 레이져의 도달시간이 달라지게 하는 요인이 되는데, 수심계산부(200)는 이러한 요인들에 대한 특성을 고려하여 설계된 프로그램을 탑재하여 레이져 도달시간에 따른 수심을 계산하도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 레이져를 이용한 심도감지장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 사시도이다.
도 3은 센서모듈의 블럭도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 심도감지장치
110 : 하우징부 114 : 격벽
120 : 수압판 123 : 내부 밀폐용 링
130 : 로드 140 : 복원부
150 : 반사디스크 160 : 가이드핀
170 : 센서모듈

Claims (8)

  1. 상하로 천공되는 로드 삽입홀이 형성되는 격벽을 구비하는 하우징부;
    상기 하우징부의 상부공간에 삽입되어 상부로부터 수압을 받는 수압판;
    상기 수압판의 하부에 일측이 연결되는 로드;
    상기 격벽과 상기 수압판의 사이에 설치되어 상기 수압판을 밀어올리는 복원부;
    상기 로드의 타측에 연결되고, 상하로 관통되는 가이드홀이 천공형성되는 반사디스크;
    상기 가이드홀에 삽입되고, 일측은 상기 격벽의 하부면에 부착되며 타측은 상기 하우징부의 내부 바닥면에 부착되는 가이드핀; 및
    상기 하우징부의 내부 바닥면에 설치되어 상기 반사디스크로 레이져를 송출하고, 송출된 레이져가 반사되어 돌아오는 시간에 대한 시간정보를 처리하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서모듈은
    반사디스크를 향해 레이져를 송출하는 레이져 송출부;
    상기 반사디스크로부터 반사되어 되돌아오는 레이져를 수신하는 레이져 수신부;
    상기 송출된 레이져가 상기 반사디스크에 반사되어 상기 레이져 수신부에 도달하는 시간을 측정하여 시간정보를 계산하는 시간정보 계산부; 및
    상기 계산된 시간정보를 이용하여 수심을 계산하는 외부기기로 상기 시간정 보를 송출하는 시간정보 송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수압판의 측면에는 요홈이 형성되고, 상기 요홈에는 내부 밀폐용링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 삽입홀의 내주면에는 상기 로드의 외주면에 접하는 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원부는 탄성 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부는 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드홀의 내주면에는 상기 가이드핀에 접하는 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 심도감지장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11201800A (ja) * 1998-01-08 1999-07-30 Kawatetsu Advantech Kk 水位計
JP2001063987A (ja) * 1999-08-31 2001-03-13 Toyota Autom Loom Works Ltd 流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法

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