KR101007383B1 - 정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기 정렬 방법 - Google Patents

정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 바닥면과, 상기 바닥면에 인접하면서 상기 바닥면으로부터 연장되는 제1 측면, 상기 바닥면 및 상기 제1 측면에 인접하면서 상기 바닥면과 상기 제1 측면으로부터 연장되는 제2 측면을 포함하는 기준 몸체; 상기 제1 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 제1 기준 반사경; 및 상기 제2 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 적어도 하나의 제2 기준 반사경을 포함하는 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기 정렬 방법을 개시한다. 상기와 같은 구성의 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러는 직각도와 평면도를 0.05mil 이내로 정밀하게 정렬할 수 있으며, 레이저 거리 측정기 제작 업체나 운용자의 경제적 부담을 절감할 수 있게 한다.

Description

정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기 정렬 방법 {REFERENCE MIRROR AND ALIGNMENT METHOD THEREWITH FOR LASER RANGE FINDER}
본 발명은 거리 측정기에 관한 것으로서, 특히, 레이저를 이용하여 목표물까지의 정확한 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기에 관한 것이다.
레이저 거리 측정기라 함은, 목표물을 향해 레이저를 발사한 뒤, 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 장비를 의미하는 것으로서, 표적물까지의 거리를 정확하게 측정하여 명중률을 높이기 위한 군사적 목적으로 개발되기 시작하였으며, 현재에는 건설 현장이나 대규모 설비를 구축하는 산업 현장 등에서도 유용하게 사용되고 있다.
레이저 거리 측정기는 레이저를 발생하는 장치와, 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광 검출기를 구비하며, 발사된 레이저가 표적물에 반사되어 되돌아온 시간을 측정하여 표적물까지의 거리를 계산하게 된다. 최근에는 안개가 끼거나 비가 내리는 악천후에도 투과력이 우수하고, 눈에 안전한 1.5㎛ 파장 대의 라만 레이저가 레이저 거리 측정기에 주로 이용되고 있다.
한편, 군사 목적으로 이용되는 레이저 거리 측정기 중, 15km 내 목표물의 거리 측정에 이용되는 NGTOD용 레이저 거리 측정기는 송수광부 사이의 정렬 오차가 시스템의 장착면 기준으로 0.15mil 이내로 제한되며, 이를 만족하기 위해서는 레이저 거리 측정기 정렬용 직각 프리즘은 3면에 대한 직각도 및 평면도 오차가 0.05mil 이내의 고도한 정밀도가 요구된다.
그러나 이러한 고정밀도의 직각 프리즘은 수개월 이상의 제작기간이 요구되며, 그 가격이 수천만 원에 달할 정도로 고가이다.
이에, 본 발명은 단기간에 제작이 용이한 레이저 거리 측정기의 정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기의 정렬 방법을 제공하고자 한다.
또한, 제작이 용이하여 제작 비용을 절감할 수 있는 레이저 거리 측정기의 정렬 기준 미러를 제공하고자 한다.
따라서 본 발명은, 바닥면과, 상기 바닥면에 인접하면서 상기 바닥면으로부터 연장되는 제1 측면, 상기 바닥면 및 상기 제1 측면에 인접하면서 상기 바닥면과 상기 제1 측면으로부터 연장되는 제2 측면을 포함하는 기준 몸체;
상기 제1 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 제1 기준 반사경; 및
상기 제2 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 적어도 하나의 제2 기준 반사경을 포함하는 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러를 개시한다.
상기 제2 기준 반사경은 상기 제2 측면에 한 쌍으로 장착될 수 있다.
상기 제1, 제2 기준 반사경은 각각, 상기 기준 몸체에 장착되는 정렬판; 및 상기 정렬판에 장착된 반사 렌즈를 포함할 수 있다.
이때, 상기 정렬판은 스크루(screw)에 의해 상기 기준 몸체에 체결됨이 바람직하다.
아울러, 본 발명은, 바닥면과 제1, 제2 측면이 서로 인접하게 배치된 기준 몸체와, 상기 제1, 제2 측면에 각각 장착되되 상기 바닥면에 수직하는 기준 반사경들을 포함하는 정렬 기준 미러를 설정하는 단계(이하, '준비 단계');
레이저 거리 측정기가 장착될 장착 부재에 상기 정렬 기준 미러를 장착하고, 상기 정렬 기준 미러와 정렬 계측기를 이용하여 상기 장착 부재의 위치를 설정하는 단계(이하, '위치 설정 단계'); 및
위치 설정이 완료된 상기 장착 부재에 레이저 거리 측정기를 위치시키고 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 레이저 거리 측정기의 고정 위치를 설정한 후, 상기 장착 부재에 고정하는 단계(이하, '정렬 단계')를 포함하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법을 개시한다.
이러한 레이저 거리 측정기 정렬 방법에 있어서, 상기 정렬 계측기로는 오토콜리미터가 이용될 수 있다.
한편, 상기 준비 단계는,
상기 정렬 계측기를 정렬 지그와 수직으로 정렬하는 단계;
상기 기준 몸체의 바닥면을 상기 정렬 지그의 장착면에 배치하고, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 제1 측면의 기준 반사경을 상기 바닥면에 수직하게 배치, 고정하는 단계; 및
상기 기준 몸체의 바닥면을 상기 정렬 지그의 장착면에 배치하고, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 제2 측면의 기준 반사경을 상기 바닥면에 수직하게 배치, 고정하는 단계를 포함하며,
상기 준비 단계를 완료한 정렬 기준 미러는, 이후에 별도의 준비 단계를 거치지 않더라도, 상기 위치 설정 단계에서 직접 이용될 수 있다.
이때, 상기 제1, 제2 측면에 각각 장착되는 기준 반사경들은 스크루에 의해 체결되어 상기 스크루를 조이는 정도에 따라 상기 바닥면에 대한 수직도가 조절된다.
아울러, 상기 레이저 거리 측정기 정렬 방법은, 상기 레이저 거리 측정기를 상기 장착 부재에 고정한 상태로 상온에서 적어도 24시간 이상 방치한 후, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 레이저 거리 측정기의 정렬 상태를 재확인하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러는 정렬 계측기, 예를 들면, 기준 몸체의 바닥면에 인접하는 두 개의 측면에 각각 기준 반사경을 배치하되, 오토콜리미터를 이용하여 바닥면에 대한 수직 정렬을 하므로, 직각도와 평면도를 0.05mil 이내로 정밀하게 정렬할 수 있다. 따라서 별도의 면 가공이 요구되는 직각 프리즘보다 더 짧은 기간에 제작할 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 정렬 기준 미러를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 정렬 기준 미러를 나타내는 제1 측면도,
도 3은 도 1에 도시된 정렬 기준 미러를 나타내는 제2 측면도,
도 4는 도 1에 도시된 정렬 기준 미러를 준비하고, 이를 이용하여 레이저 거리 측정기를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 도면,
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 정렬 기준 미러(100)는 기준 몸체(101)의 제1, 제2 측면(111, 112)에 각각 배치된 기준 반사경(102, 103)들을 구비한다.
상기 기준 몸체(101)는 바닥면(119)과 상기 바닥면(119)에 인접하면서 상기 바닥면(119)으로부터 연장된 상기 제1, 제2 측면(111, 112)을 구비한다. 도 1 내지 도 3에서, 상기 제1, 제2 측면(11, 112)은 서로 분리된 형태로 도시되어 있지만, 서로 인접하게 형성될 수 있음은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상기 바닥면(119)과 제1, 제2 측면(111, 112)은 서로 인접하면서 수직하게 형성됨이 바람직하지만, 반드시 수직으로 형성될 필요는 없다.
상기 제1, 제2 측면(111, 112)에 각각 장착되는 기준 반사경(102, 103)들은 반사 렌즈(121)와, 상기 반사 렌즈(121)를 상기 기준 몸체(101)에 장착하기 위한 정렬판(123)으로 이루어지며, 상기 정렬판(123)은 스크루(125)들에 의해 상기 기준 몸체(101)에 고정된다. 이때, 상기 제1, 제2 측면(111, 112)에는 각각 하나의 기준 반사경(101, 102)이 장착될 수 있으며, 상기 제2 측면(112)에는 한 쌍 이상이 장착될 수도 있다.
한편, 상기 기준 반사경(102, 103)들을 상기 기준 몸체(101)에 설치함에 있어서, 상기 기준 반사경(102, 103)들은 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)에 대하여 수직으로 장착된다. 이때, 상기 스크루(125)를 조이는 정도에 따라 상기 바닥면(119)에 대한 상기 반사 렌즈(121)의 경사도를 조절할 수 있다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)에 대하여 상기 제1, 제2 측면(111, 112)이 각각 수직으로 형성될 필요는 없는 것이다. 즉, 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)과 제1, 제2 측면(111, 112)의 직각도가 다소 정밀하지 못하더라도, 상기 스크루(125)를 이용하여 상기 바닥면(119)에 대한 상기 기준 반사경(102, 103)들의 경사도 조절이 가능하기 때문에, 상기 정렬 기준 미러(100)의 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다.
도 4는 상기 정렬 기준 미러(100)의 기준 반사경(102, 103)들을 상기 기준 몸체(101)에 정렬, 장착하고, 이를 이용하여 레이저 거리 측정기를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)와 (b)는 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하는 과정을 도시하고 있으며, 도 4의 (c)와 (d)는 설정된 상기 정렬 기준 미러(100)를 이용하여 레이저 거리 측정기(50), 더 구체적으로는 상기 레이저 거리 측정기(50)의 송광부와 수광부를 정렬하는 과정을 도시한다. 이때, 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하고, 상기 레이저 거리 측정기(50)를 정렬하는 정렬 계측기로는 오토콜리미터(10)가 사용되는데, 도 4의 (a)와 (b)를 통해 도시된 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하는 과정과 도 4의 (c)와 (d)를 통해 도시된 상기 레이저 거리 측정기(50)를 정렬하는 과정에서 사용되는 오토콜리미터가 반드시 동일할 필요는 없다.
우선, 도 4의 (a)와 (b)는, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하는 단계이며, 이하에서는 '준비 단계'라 칭하기로 한다. 상기 준비 단계는 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)에 대하여 상기 기준 반사경(101, 102)들을 수직한 상태로 상기 제1, 제2 측면(111, 112)에 장착하는 단계를 의미한다. 이러한 준비 단계를 완료한 정렬 기준 미러(100)는 이후의 레이저 거리 측정기(50) 정렬 과정에서는 다시 준비 단계를 반복할 필요는 없으며, 다만, 일정 주기 또는 일정 사용 횟수마다 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)에 대한 상기 기준 반사경(102, 103)들의 수직 정렬 상태를 점검하는 것이 바람직하다.
상기 기준 반사경(102, 103)들을 상기 바닥면(119)에 대하여 수직인 상태로 장착하는 과정에서는 오토콜리미터(10)와 기 제작된 직각 프리즘(40)이 이용될 수 있다.
더 구체적으로, 도 4의 (a)는 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하기 위한 장비들을 설정하는 과정이 도시된다. 상기 오토콜리미터(10)와, 상기 정렬 기준 미러(100)를 장착하게 될 정렬 지그(30)를 서로 수직 상태로 정렬하기 위해 상기 직각 프리즘(40)이 이용되는 것이다. 상기 직각 프리즘(40)이 상기 정렬 지그(30)에 배치된 상태에서, 상기 오토콜리미터(10)와 정렬 지그(30)를 정렬대(20)에 배치하고, 상기 오토콜리미터(10)의 위치를 상기 정렬 지그(30)에 대하여 수직하게 정렬하게 된다. 즉, 상기 직각 프리즘(40)을 기준으로, 상기 오토콜리미터(10)와 정렬 지그(30)를 정렬하는 것이다.
도 4의 (b)는 정렬된 상기 오토콜리미터(10)와 정렬 지그(30)를 이용하여 상기 정렬 기준 미러(100)를 설정하는 과정이 도시된다. 상기 오토콜리미터(10)와 정렬 지그(10)가 서로에 대하여 수직하게 정렬된 상태에서, 상기 정렬 기준 미러(100)를 상기 정렬 지그(30)에 장착하고, 상기 기준 몸체(101)의 제1, 제2 측면(111, 112)에 각각 장착된 상기 기준 반사경(102, 103)들의 직각도 등을 계측하면서 상기 정렬판(123)을 상기 기준 몸체(101)에 고정한다. 이로써, 상기 기준 몸체(101)의 바닥면(119)에 대하여 상기 기준 반사경(102, 103)들을 수직하게 배치할 수 있는 것이다.
상기 기준 반사경(102, 103)들의 위치가 고정되면 상기 준비 단계가 완료된다. 상기 준비 단계를 마친 상기 정렬 기준 미러(100)는 레이저 거리 측정기 제작 업체나 레이저 거리 측정기 운용자들에게 공급된다.
도 4의 (c)와 (d)는 상기 준비 단계가 완료된 정렬 기준 미러(100)를 이용하여 레이저 거리 측정기(50)를 정렬하는 과정을 도시하고 있는데, 이때, 사용되는 정렬 계측기로는 오토콜리미터가 사용되며, 레이저 거리 측정기(50)는 별도의 정렬 지그나 실제 장착될 장착 부재 상에 배치된 상태로 정렬 과정을 거치게 된다.
이때, 상기 준비 단계를 마친 상기 정렬 기준 미러(100)는 레이저 거리 측정기 제작 업체나 운용자들에게 공급되기 때문에, 상기 준비 단계에서 사용된 오토콜리미터나 정렬 지그가 도 4의 (c)와 (d)를 통해 도시된 과정에서 반드시 사용되는 것은 아니지만, 도 4의 (c)와 (d)를 통해 도시된 과정을 설명함에 있어서는 도 4의 (a)와 (b)를 통해 도시된 구성을 이용하여 설명하기로 한다.
또한, 도 4의 (c)와 (d)를 통해 도시된 과정은 실질적으로 도 4의 (a)와 (b)를 통해 도시된 과정의 반복이나, 정렬의 대상이 레이저 거리 측정기(50)이며, 정렬의 기준은 상기 준비 단계를 마친 정렬 기준 미러(100)임에 유의한다.
도 4의 (c)는 상기 정렬 기준 미러(100)를 이용하여, 오토콜리미터(10)와 장착 부재(30)를 정렬하는 과정(이하, '위치 설정 단계'라 함)을 도시한다. 우선, 상기 정렬 기준 미러(100)를 상기 장착 부재(30)에 고정한 상태에서, 상기 오토콜리미터(10)와 장착 부재(30)를 수직 상태로 정렬하게 된다. 도 4의 (d)는 레이저 거리 측정기(50)를 정렬하는 과정(이하, '정렬 단계'라 함)을 도시한다. 상기 정렬 단계에서는, 수직 상태로 정렬된 상기 오토콜리미터(10)와 장착 부재(30)에서 상기 정렬 기준 미러(100)를 분리하고 상기 장착 부재(30)에 상기 레이저 거리 측정기(50)를 위치시키고 그의 송광부와 수광부를 정렬하게 된다.
이때, 상기와 같은 레이저 거리 측정기(50)의 정렬을 마친 후에는 검증을 위해, 상기 레이저 거리 측정기(50)를 상기 장착 부재(30)에 고정한 상태로 상온에서 적어도 24시간 이상 방치한 후, 별도의 정렬 계측기 또는 상기한 오토콜리미터(10)를 이용하여 상기 레이저 거리 측정기(50)의 정렬 상태를 재확인함이 바람직하다.
이러한 과정을 통해, 상기 레이저 거리 측정기(50)의 정렬이 완료된다. 상기 정렬 기준 미러(100)는 단기간에 저렴한 비용으로 제작될 수 있으므로, 레이저 거리 측정기 제조 업체나 운용자의 시간적, 경제적 부담을 줄일 수 있는 것이다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 준비 단계는 실제 레이저 거리 측정기 정렬 과정에서 반드시 필요한 것은 아니며, 단지, 실제 사용되고 있는 정렬 기준 미러의 정렬 상태를 주기적으로 점검하는 것으로도 대체될 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 정렬 기준 미러 101: 기준 몸체
102: 제1 기준 반사경 103: 제2 기준 반사경
121: 반사 렌즈 123: 정렬판
125: 스크루(screw)

Claims (9)

  1. 레이저 거리 측정기의 정렬 장치에 있어서,
    바닥면과, 상기 바닥면에 인접하면서 상기 바닥면으로부터 연장되는 제1 측면, 상기 바닥면 및 상기 제1 측면에 인접하면서 상기 바닥면과 상기 제1 측면으로부터 연장되는 제2 측면을 포함하는 기준 몸체;
    상기 제1 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 제1 기준 반사경; 및
    상기 제2 측면에 장착되되, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 장착되는 적어도 하나의 제2 기준 반사경을 포함하고,
    상기 제1, 제2 기준 반사경은 각각 상기 기준 몸체에 장착되는 정렬판과, 상기 정렬판을 상기 기준 몸체에 체결하는 스크루(screw)와, 상기 정렬판에 정착된 반사 렌즈를 포함하고,
    상기 스크루를 조이는 정도에 따라 상기 바닥면에 대한 상기 반사 렌즈의 경사도가 조절됨을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 기준 반사경은 상기 제2 측면에 한 쌍으로 장착됨을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 기준 미러.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 레이저 거리 측정기 정렬 방법에 있어서,
    바닥면과 제1, 제2 측면이 서로 인접하게 배치된 기준 몸체와, 상기 제1, 제2 측면에 각각 장착되되 상기 바닥면에 수직하는 기준 반사경들을 포함하는 정렬 기준 미러를 설정하는 단계(이하, '준비 단계');
    레이저 거리 측정기가 장착될 장착 부재에 상기 정렬 기준 미러를 장착하고, 상기 정렬 기준 미러와 정렬 계측기를 이용하여 상기 장착 부재의 위치를 설정하는 단계(이하, '위치 설정 단계'); 및
    위치 설정이 완료된 상기 장착 부재에 레이저 거리 측정기를 위치시키고 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 레이저 거리 측정기의 고정 위치를 설정한 후, 상기 장착 부재에 고정하는 단계(이하, '정렬 단계')를 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 정렬 계측기로는 오토콜리미터가 이용됨을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 준비 단계는,
    상기 정렬 계측기를 정렬 지그와 수직으로 정렬하는 단계;
    상기 기준 몸체의 바닥면을 상기 정렬 지그의 장착면에 배치하고, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 제1 측면의 기준 반사경을 상기 바닥면에 수직하게 배치, 고정하는 단계; 및
    상기 기준 몸체의 바닥면을 상기 정렬 지그의 장착면에 배치하고, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 제2 측면의 기준 반사경을 상기 바닥면에 수직하게 배치, 고정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1, 제2 측면에 각각 장착되는 기준 반사경들은 스크루에 의해 체결되어 상기 스크루를 조이는 정도에 따라 상기 바닥면에 대한 수직도가 조절됨을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법.
  9. 제5 항에 있어서, 상기 레이저 거리 측정기를 상기 장착 부재에 고정한 상태로 상온에서 적어도 24시간 이상 방치한 후, 상기 정렬 계측기를 이용하여 상기 레이저 거리 측정기의 정렬 상태를 재확인하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기 정렬 방법.
KR1020100049198A 2010-05-26 2010-05-26 정렬 기준 미러 및 그를 이용한 레이저 거리 측정기 정렬 방법 KR101007383B1 (ko)

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KR20210083093A (ko) 2019-12-26 2021-07-06 포항공과대학교 산학협력단 빔 모니터링 시스템 및 방법

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