KR101415144B1 - 원거리 광축 정렬장치 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법 - Google Patents

원거리 광축 정렬장치 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광선의 조사위치와 수광위치를 비교하여, 광원의 위치를 조정함으로써 원거리에서도 쉽게 광축을 정렬시킬 수 있는 원거리 광축 정렬장치 및 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치는, 하우징(111)에 수납되어 광선을 조사(照射)하는 광원(112)과, 후면이 상기 하우징(111)의 단부에 결합되고, 상기 광원(112)으로부터 조사된 광선이 통과하는 투광홀(113a)이 형성되는 표적판(113)과, 상기 표적판(113)과 이격되게 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광선을 상기 표적판(113)으로 반사시키는 반사경(120)을 포함한다. 이를 이용한 원거리 원거리 광축 정렬방법은, 광원(112)에서 조사된 광선이 표적판(113)의 투광홀(113a)을 한 후 반사경(120)을 향하도록 광선이 조사되는 광선조사단계(S110)와, 상기 반사경(120)에서 반사되어 표적판(113)에 도달한 광선의 수광위치(P)를 투광홀(113a)의 위치와 비교하여 광축의 정렬여부를 확인하는 광축 정렬 판단단계(S120)와, 상기 수광위치(P)와 상기 투광홀(113a)의 위치가 일치하지 않으면, 상기 광원(112)과 상기 표적판(113)을 평행 이동시키는 광축 위치 조절단계(S130)와, 상기 광원(112)에 대하여 상기 표적판(113)이 회전시키는 광축 각도 조절단계(S140)를 포함한다.

Description

원거리 광축 정렬장치 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법{Remote optical axis alignment apparatus and method for aligning of optical axis using of the same}
본 발명은 광축 정렬장치 및 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광선의 조사위치와 수광위치를 비교하여, 광원의 위치를 조정함으로써 원거리에서도 쉽게 광축을 정렬시킬 수 있는 원거리 광축 정렬장치 및 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법에 관한 것이다.
장비가 정위치에 정확한 상태로 장착되었는지를 판단하기 위한 방법의 하나로서, 광축 정렬 장치를 이용하여 광축의 정렬상태를 점검하여 장비의 장착상태를 판단할 수 있다. 즉, 광축과 기준축이 일치하는지 여부에 따라 광축의 정렬상태를 파악하게 되고, 상기 광축의 정렬상태에 따라 장비가 정확하게 장착되었는지를 판단할 수 있다.
광축이 정렬되지 않은 상태에서는 광축이 원래 의도하는 위치와 벗어나게 되고, 이를 이용하여 광축을 정렬하도록 하고 있다.
그러나, 단거리, 예컨대 실험실 규모에서는 광축 정렬이 육안으로 가능하지만, 원거리에서는 이를 육안으로 학인하기가 어려운 문제점이 있다.
특히, 광축과 기준축이 1도 내외로 정렬되지 않은 상태에서는 더더욱 기준축에 대한 광축의 정렬상태를 파악하기 어려운 문제점이 있다.
한편, 하기의 선행기술문헌은, '레이저 중심도 및 경사도 동시측정 장치'에 관한 것으로서, 레이저광을 이용하여 피측정물의 중심도와 경사도를 측정하는 기술에 대하여 개시되어 있다.
KR 20-2002-0022793 Y1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 원거리에도 광축의 정렬상태를 용이하게 확인하여, 광축을 정렬시킬 수 있는 원거리 광축 정렬장치 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치는, 하우징에 수납되어 광선을 조사(照射)하는 광원과, 후면이 상기 하우징의 단부에 결합되고, 상기 광원으로부터 조사된 광선이 통과하는 투광홀이 형성되는 표적판과, 상기 표적판과 이격되게 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광선을 상기 표적판으로 반사시키는 반사경을 포함한다.
상기 광원으로부터 조사된 광선이 상기 반사경에 반사되어 상기 표적판에 수광된 위치와 상기 투광홀의 위치를 비교하고, 상기 반사경에서 반사된 광선이 상기 투광홀로 반사되지 않으면, 상기 광원와 상기 표적판을 이동시키고, 상기 광원과 상기 표적판의 각도를 조절하여 광축을 정렬시키는 것을 특징으로 한다.
상기 반사경에 반사되어 상기 표적판에 수광된 광선이 상기 투광홀과 일치하지 않으면, 상기 광원과 상기 표적판은 상기 투광홀로부터 상기 수광위치를 향하는 방향으로 이동시키고, 상기 하우징의 전단과 상기 표적판은 상기 수광위치로부터 상기 투광홀을 향하는 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 레이저 발생기인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치은, 광원에서 조사된 광선이 표적판의 투광홀을 통과한 후 반사경을 향하도록 광선이 조사되는 광선조사단계와, 상기 반사경에서 반사되어 표적판에 도달한 광선의 수광위치를 투광홀의 위치와 비교하여 광축의 정렬여부를 확인하는 광축 정렬 판단단계와, 상기 수광위치와 상기 투광홀의 위치가 일치하지 않으면, 상기 광원과 상기 표적판을 평행 이동시키는 광축 위치 조절단계와, 상기 광원에 대하여 상기 표적판을 회전시키는 광축 각도 조절단계를 포함한다.
상기 광축 위치 조절단계에서는, 상기 광원과 상기 표적판을 상기 투광홀에서 상기 수광위치를 향하는 방향으로 이동시키고, 상기 광축 각도 조절단계에서는, 상기 표적판이 상기 광원에 대하여 상기 수광위치에서 상기 투광홀을 향하는 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광축 각도 조절단계가 수행된 이후에는 상기 광축 정렬 판단단계가 다시 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 광축 정렬 판단단계에서, 반사된 광선의 수광위치와 투광홀의 위치가 일치하면, 광축 정렬을 종료하는 것을 특징으로 한다.
상기 광축 각도 조절단계가 수행된 이후에 상기 광축 위치 조절단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치 이를 이용한 원거리 광축 정렬방법에 따르면, 원거리에서도 미세한 정렬오차를 식별할 수 있어서, 광축 정렬작업이 용이해진다.
또한, 표적판에 반사된 광선인 레이저의 위치가 표시되므로, 표시된 레이저의 위치를 이용하여 광축을 조절하여 기준축과 일치되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치에서 광축과 기준축이 일치한 상태를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치에서 광축이 기준축의 아래에 위치한 상태를 도시한 측면도.
도 4는 도 3의 상태에서 광원과 표적판을 상방향으로 이동시킨 상태를 도시한 측면도.
도 5는 도 4의 상태에서 광원에 대하여 표적판을 아래로 회전시켜 광축과 기준축이 일치되게 한 상태를 도시한 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치에서 광축이 기준축의 위에 위치한 상태를 도시한 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬방법을 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 원거리 광축 정렬장치는 기준축(S)과 광축(O)이 일치하는지 여부를 확인하여 위하여, 광선이 조사되고 반사된 광선이 수광되는 광원조사부(110)와, 상기 광원조사부(110)에서 조사된 광선을 반사시키는 반사경(120)을 포함한다.
광선조사부(110)는 광선을 조사하는 광원(112)과, 상기 광원(112)에 인접하게 설치되어, 반사된 광선을 수광하는 표적판(113)을 포함한다.
광원(112)은 하우징(111)의 내부에 수납된다. 상기 광원(112)은 상기 하우징(111)의 내부에 수납되어, 외부로부터 전원이 인가되면, 상기 광원에서는 광선(光線)이 조사(照射)된다. 상기 광원(112)으로부터 조사된 광선은 상기 하우징(111)의 일측으로 통하여 외부로 조사된다. 이때, 상기 광선은 직진성이 우수한 레이저 빔이고, 상기 광원(112)은 레이저 발생기인 것이 바람직하다.
표적판(113)은 상기 하우징(111)의 단부에 상기 표적판(113)의 후면이 결합되어 상기 광원(112)와 일체가 된다. 상기 표적판(113)은 상기 광원(112)으로부터 조사된 광선이 후술되는 반사경(120)에 반사되면, 상기 표적판(113)에 반사경(120)에서 반사된 광선이 수광된다. 상기 표적판(113)은 중심에 상기 광원으로부터 조사된 광선이 통과할 수 있도록 투광홀(113a)이 형성된다. 상기 표적판(113)은 상기 광선의 광축(O)과 실질적으로 수직하게 설치되는 것으로서, 상기 투광홀(113a)을 통과한 광선이 반사되는 위치인 수광위치(P)를 통하여 광축의 정렬여부를 판단한다. 상기 투광홀(113a)은 상기 광선이 조사되는 통로인 동시에, 광축(O)과 기준축(S)이 일치하도록 정렬되면, 반사된 광선이 다시 하우징(111)으로 입사되는 통로가 된다. 상기 표적판(113)은 중심으로 일정한 직경을 갖는 원판의 형상으로 형성됨으로써, 상기 수광위치(P)를 식별함으로써, 광축(O)과 기준축(S)의 이격정도를 용이하게 파악할 수 있다.
반사경(120)은 상기 표적판(113)과 이격되게 배치된다. 상기 반사경(120)은 상과 광원으로부터 조사된 광선을 상기 표적판(113)으로 반사시킨다. 상기 반사경(120)는 실제 적용에 있어서는 조립되어 서로 일체가 되는 상기 하우징(111) 및 표적판(113)으로부터 이격되어 위치한다. 상기 반사경(120)이 상기 하우징(111) 및 상기 표적판(113)에 기구적으로 결합되어 있지 않고, 상기 하우징(111)과 표적판(113)으로부터 이격되게 배치되어 있으며, 직진성이 우수한 레이저빔을 광선을 사용하는 바, 상기 반사경(120)은 상기 하우징(111)과 표적판(113)으로부터 원거리에 위치할 수 있으므로, 실험실 크기 이상의 원거리에서도 용이하게 광축(O)을 정렬시킬 수 있다.
이하에서는 상기 원거리 광축 정렬장치를 이용하는 원거리 광축 정렬방법에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 원거리 광축 정렬방법은, 상기 광원(112)에서 조사된 광선이 표적판(113)의 투광홀(113a)을 통하여 반사경(120)을 향하도록 광선이 조사되는 광선조사단계(S110)와, 상기 반사경(120)에서 반사되어 상기 표적판(113)에 도달한 광선의 수광위치(P)와 상기 투광홀(113a)의 위치를 비교하여 광축(O)의 정렬여부를 판단하는 광축 정렬 판단단계(S120)와. 상기 수광위치(P)와 상기 투광홀(113a)의 위치가 일치하지 않으면, 상기 광원(112)과 상기 표적판(113)을 상기 투광홀(113a)에서 상기 수광위치(P)를 향하는 방향으로 이동시키는 광축 위치 조절단계(S130)와, 상기 광원(112)을 중심으로 상기 표적판(113)을 상기 광원(112)에 대하여 기준축(S)을 향하도록 회전시켜, 광축(O)을 상기 기준축(S)에 일치하는 광축 각도 조절단계(S140)를 포함한다.
광선조사단계(S110)에서는 광원(112)으로부터 광선이 외부로 조사된다. 레이저 발생기인 상기 광원(112)에 전원이 인가되면, 레이저빔이 조사된다. 상기 광원(112)으로부터 레이저빔이 조사되면, 상기 레이저빔은 직진성을 가지고 있으므로, 상기 레이저빔에 의해서 광축(O)이 형성된다.
광축 정렬 판단단계(S120)에서는 광축(O)이 기준축(S)에 일치하는지를 확인하여 광축(O)의 정렬여부를 판단한다.
상기 광축(O)와 기준축(S)이 일치하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기준축(S)와 광축(O)은 중첩되고, 이때에는 상기 광원(112)으로부터 조사된 레이저빔이 투광홀(113a)을 통하여 상기 반사경(120)으로 조사되고, 상기 반사경(120)에서 반사된 후에 다시 투광홀(113a)로 입사된다. 따라서, 반사경(120)에서 반사된 레이저빔이 다시 투광홀(113a)로 입사되면 광축(O)이 정렬된 것으로 판단한다.
그러나, 여러 가지 요인에 의해서, 상기 광축(O)와 기준축(S)이 일치하지 않게 되고, 이때에는 상기 투광홀(113a)을 통하여 조사된 레이저빔이 반사경(120)에서 반사된 후, 상기 표적판(113)의 임의의 위치로 수광된다. 상기 투광홀(113a)로 반사된 레이저빔이 입사되지 않고 상기 표적판(113)의 임의의 위치에 수광되면, 이를 광축이 정렬되지 않은 것으로 판단한다.
한편, 상기와 같이, 광축(O)과 기준축(S)이 일치하지 않는 경우에는 광축(O)과 기준축(S)이 일치하도록, 상기 광원(112)과 상기 표적판(113)의 위치를 이동시키고, 각도를 조정함으로써, 상기 광축(O)과 기준축(S)이 일치되도록 한다.
먼저, 광축 위치 조절단계(S130)는 상기 광축(O)의 위치를 평행하게 이동되도록, 상기 광원조사부(110), 즉 상기 광원(112)과 표적판(113)을 함께 상기 투광홀(113a)에서 상기 수광위치(P)를 향하는 방향으로 이동시킨다. 상기 광원조사부(110)를 투광홀(113a)에서 수광위치(P)가 있는 방향으로 이동시킴으로써, 광축(O)이 1차적으로 조정되도록 한다.
광축 각도 조절단계(S140)는 상기 광축 위치 조절단계(S130)에서 1차적으로 조정된 광축(O)의 각도를 조정하여 기준축(S)과 일치되도록 2차 조정한다. 상기 광축 각도 조절단계(S140)에서는 상기 광원(112)에 대하여 상기 표적판(113)을 상기 수광위치(P)에서 상기 투광홀(113a)을 향하는 방향으로 회전시킴으로써, 광축(O)의 각도를 조절한다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기준축(S)을 중심으로 하여, 투광홀(113a)이 상기 기준축(S)의 아래에 위치하고, 수광위치(P)가 상기 기준축(S)의 상부에 위치하는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광원(112)과 표적판(113)을 화살표A로 도시된 상방향으로 이동시킨 후에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광원(112)에 대하여 상기 표적판(113)을 시계방향(화살표 B 방향)으로 회전시키도록 한다.
상기와 같이, 상기 광원(112)으로부터 조사된 광선에 의한 광축(O)이 기준축(S)과 일치하지 않으면, 광축(O)을 평행이동시킨 후에, 광축(O)의 각도를 조절함으로써, 상기 광축(O)이 기준축(S)에 일치되게 한다.
만약, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기준축(S)을 중심으로 하여, 투광홀(113a)이 상기 기준축(S)의 상부에 위치하고, 수광위치(P)가 상기 기준축(S)의 하부에 위치하는 경우에는 도 6의 화살표 A'와 같이, 광원(112)과 표적판(113)을 아래로 이동시킨 다음, 표적판(113)을 반시계방향(화살표 B' 방향)으로 회전시켜, 광축(O)과 기준축(S)이 일치하도록 한다.
마찬가지 원리로, 광축(O)과 기준축(S)이 일치하지 않아서, 상기 투광홀(113a)이 기준축(S)의 좌측, 수광위치(P)가 기준축(S)의 우측에 위치하는 경우에는 상기 광원(112)과 표적판(113)은 우측으로 이동시킨 후, 표적판(113)을 좌측으로 회전시키고, 상기 투광홀(113a)이 기준축(S)의 우측, 수광위치(P)가 기준축(S)의 좌측에 위치하는 경우에는 상기 광원(112)과 표적판(113)은 좌측으로 이동시킨 후, 표적판(113)을 우측으로 회전시켜 광축을 정렬하게 된다.
아울러, 상기 광축(O)이 상기 기준축(S)에 대하여 상, 하, 좌, 우가 아닌 그 중간에 위치하는 경우에도, 상기 광축(O)의 위치와 각도를 조절함으로써, 광축(O)과 기준축(S)이 일치되도록 한다.
이와 같이, 상기 광축 위치 조절단계(S130)와 상기 광축 각도 조절단계(S140)가 수행된 이후에는 상기 광축 정렬 판단단계(S120)가 다시 수행되어 조정된 광축(O)이 기준축(S)과 일치하는지를 다시 확인한다. 만약, 광축(O)이 기준축(S)과 일치하지 않는 다면, 상기 광축 위치 조절단계(S130)와 광축 각도 조절단계(S140)가 반복적으로 수행된다.
상기 광축 위치 조절단계(S130), 광축 위치 조절단계(S130)와 광축 각도 조절단계(S140)가 반복적으로 수행되면서, 상기 광축(O)과 기준축(S)이 일치되도록 하여, 최종적으로 상기 광축(O)과 기준축(S)이 일치하면, 상기 광축을 정렬하는 작업을 종료한다.
한편, 상기 광축 위치 조절단계(S130)와 상기 광축 각도 조절단계(S140)는 그 순서가 바뀌어 수행될 수 도 있는 것으로서, 상기 광축 각도 조절단계(S140)가 수행된 이후에 상기 광축 위치 조절단계(S130)가 수행될 수도 있다.
110 : 광선조사부 111 : 하우징
112 : 광원 113 : 표적판
113a : 투광홀 120 : 반사경
P : 수광위치 O : 광축
S : 기준축 S110 : 광선조사단계
S120 : 광축 정렬 판단단계 S130 : 광축 위치 조절단계
S140 : 광축 각도 조절단계

Claims (9)

  1. 하우징에 수납되어 광선을 조사(照射)하는 광원과,
    후면이 상기 하우징의 단부에 결합되어 상기 광원과 일체가 되고, 상기 광원으로부터 조사된 광선이 통과하는 투광홀이 상기 광원과 이격되게 형성되고, 광축이 정렬되면 상기 광원으로부터 조사된 광선의 반사광이 상기 투광홀로 입사되며, 상기 광선과 수직하게 설치되는 표적판과,
    상기 표적판과 이격되게 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광선을 상기 표적판으로 반사시키는 반사경을 포함하는 원거리 광축 정렬장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원으로부터 조사된 광선이 상기 반사경에 반사되어 상기 표적판에 수광된 위치와 상기 투광홀의 위치를 비교하고, 상기 반사경에서 반사된 광선이 상기 투광홀로 반사되지 않으면, 상기 광원와 상기 표적판을 이동시키고, 상기 광원과 상기 표적판의 각도를 조절하여 광축을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사경에 반사되어 상기 표적판에 수광된 광선이 상기 투광홀과 일치하지 않으면,
    상기 광원과 상기 표적판은 상기 투광홀로부터 상기 수광위치를 향하는 방향으로 이동시키고,
    상기 하우징의 전단과 상기 표적판은 상기 수광위치로부터 상기 투광홀을 향하는 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 발생기인 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬장치.
  5. 광원에서 조사된 광선이 표적판의 투광홀을 통과한 후 반사경을 향하도록 광선이 조사되는 광선조사단계와,
    상기 반사경에서 반사되어 표적판에 도달한 반사광의 수광위치를 투광홀의 위치와 비교하여 광축의 정렬여부를 확인하는 광축 정렬 판단단계와,
    반사광이 상기 투광홀로 입사되지 않아 상기 수광위치와 상기 투광홀의 위치가 일치하지 않으면, 서로 일체로 형성된 상기 광원과 상기 표적판을 상기 투광홀로부터 상기 수광위치로 평행 이동시키는 광축 위치 조절단계와,
    상기 광원에 대하여 상기 표적판을 상기 수광위치에서 상기 투광홀을 향하는 방향으로 회전시키는 광축 각도 조절단계를 포함하는 원거리 광축 정렬방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광축 각도 조절단계가 수행된 이후에는 상기 광축 정렬 판단단계가 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수광위치와 상기 투광홀의 위치가 일치하지 않으면, 상기 광축 위치 조절단계와 상기 광축 각도 조절단계가 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 광축 정렬 판단단계에서,
    반사된 광선의 수광위치와 투광홀의 위치가 일치하면, 광축 정렬을 종료하는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬방법.
  9. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 광축 각도 조절단계가 수행된 이후에 상기 광축 위치 조절단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 원거리 광축 정렬방법.
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