KR101494855B1

KR101494855B1 - 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템

Info

Publication number: KR101494855B1
Application number: KR20140152071A
Authority: KR
Inventors: 김은경
Original assignee: 김은경
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2015-02-23

Abstract

본 발명은 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템에 관한 것이다.
본 발명은 레벨기(10)를 활용하여 기본적인 측량작업을 수행하고, 급격히 표고가 변하는 지점에 대해서는 카메라(100)를 이용해 표척의 눈금 값을 확인함으로써, 정확한 측량 작업을 수행할 수 있다. 또한 본 발명은 측량 작업에서 수준측량기기(L)가 기울어질 시, 카메라보호기구(130)를 통해 카메라(100)를 보호할 수 있다. 그리고 본 발명은 레벨기(10)를 통해 표척을 시준할 시 표척거치기구(20)에 설치된 표척으로부터 지면까지의 거리를 확인함으로써, 보다 정확한 시준 값을 얻을 수 있다.

Description

레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템{BENCH MARK SURVEYING SYSTEM}

본 발명은 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템에 관한 것이다.

수준(level) 측량은 특정 점의 고저 차를 관측하는 것을 말하며 고저측량 또는 레벨측량이라고도 한다.

상기와 같은 수준 측량 중에는 표척(스타프)과 레벨기를 활용하여 두 지점간의 높이 차를 구하는 직접고저측량이 있다.

이러한 수준측량은 일반적으로 기준점으로부터 목표점까지 하나의 경로를 설정하고, 상기 경로 상에 N개의 중간점을 설정한 후, 표척(스태프)과 레벨측정기를 이동하며 각각의 지점을 측량함으로써, 이루어진다.

한편 상기 수준측량을 수행할 시 2명의 측량기사 중 한 명의 측량기사는 표척을 측량 지점에 세우고, 또 다른 특량기사는 레벨기를 통해 표척을 관측한다. 여기서 표척을 세울 시 측량기사가 직접 표척을 잡지 않고, 별도의 보조기구를 이용하여 표척을 세우기도 하는 데(도 1 참조), 이러한 경우 상기 보조기구로부터 지면까지의 거리를 정확히 측정해야할 필요가 있다.

또한 상기 측량을 함에 있어, 종래에는 다양한 환경 또는 다양한 지점에 따라 측량 작업이 제한되어, 안정적으로 측량작업을 수행할 수 없었다. 특히 종래에는 상기 경로 상에 급격히 변화하는 지형지물이 존재할 경우, 수준점에 대한 수준측량데이터(표고정보, 수준정보)를 안정적으로 획득할 수 없어, 수준측량데이터의 오차가 발생하였다.

등록특허 10-0765154

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 수준측량에 있어 오차발생원인을 줄이고, 수준측량기기의 손상을 예방할 수 있으며, 다양한 지점에 대한 수준 측량을 안정적으로 수행하는 '레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템'을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

레벨기거치대(11)에 착탈가능하게 설치되는 레벨기(10): 평판 형상의 본체(21)와, 본체(21)의 하부에 회동가능하게 설치되는 다수의 지지다리(22)와, 본체(21)의 상부에 상방으로 돌출되게 형성되는 지지대(23)와, 상부에 구비되며 상방으로 개구된 기본표척수용홈(24a)을 갖추고서 지지대(23)에 회전가능하게 설치되는 회전대(24)를 구비한 표척거치기구(20): 하단에 구비되며 외측이 단턱지게 형성되는 돌출부(31a)와, 상단에 구비되며 내측이 단턱지게 형성되는 삽입부(31b)를 갖추고서, 상호 착탈가능하게 연결되는 다수의 연결표척(31); 내부에 상하방향을 따라 형성되며, 상부가 상기 다수의 연결표척(31) 중 가장 하부에 위치한 연결표척(31)의 돌출부(31a)에 착탈가능하게 삽입되는 관통홀(32a)을 갖추고서, 하단이 표척거치기구(20)의 기본표척수용홈(24a)에 착탈가능하게 설치되는 기본표척(32);을 갖춘 표척(30): 내부에 스프링수용홈(41a1)을 갖추고서 다수의 연결표척(31) 중 가장 상부에 위치한 연결표척(31)의 삽입부(31b)에 착탈가능하게 삽입되는 돌출부(41a)와, 측방으로 개구된 슬라이드홀(41b1)을 갖추고서 돌출부(41a)의 상부에 구비되는 슬라이드부(41b)와, 슬라이드부(41b)의 상부에 구비되는 스토퍼부(41c)를 구비한 지지대(41); 내부에 형성되는 압축탱크수용공간(42a1), 우측단의 우측면 및 전면 및 후면에 각각 개구되게 형성되며 압축탱크수용공간(42a1)과 연통되는 개구홀(42a2)을 갖추고서, 상기 지지대(41)의 슬라이드부(41b)에 상하 이동가능하게 설치되며, 양단이 상기 슬라이드부(41b) 보다 외측방으로 돌출되는 이동부(42a)와, 이동부(42a)의 양측면에 각각 구비되는 가이드부(42b)와, 상기 가이드부(42b)의 측면에 회전가능하게 설치되며 슬라이드부(41b)에 맞대어지는 바퀴부(42c)와, 상기 이동부(42a)의 좌측단에 구비되는 설치부(42d)를 구비한 높이조절부재(42); 상기 돌출부(41a)의 스프링수용홈(41a1)에 설치되며 높이조절부재(42)를 상방으로 탄발지지하는 높이조절기구스프링(43);을 갖춘 높이조절기구(40): 내부에 하방으로 개구된 완충기구수용홈(91a1)이 형성되며, 상부가 상기 지지대 스토퍼부(41c)의 하부에 설치되는 바디부(91a)와, 바디부(91a)의 하부에 구비되며 내측으로 돌출된 걸림부(91b)를 갖춘 완충기구본체(91); 완충기구본체 바디부(91a)의 하부에 설치되어 하방으로 돌출되며 완충기구본체(91)와 높이조절기구(40)의 사이에 위치하는 탄성부재(92); 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 상하방으로 이동가능하게 설치되며 하단이 완충기구본체 바디부(91a)의 하방으로 돌출되는 이동체(93a)와, 이동체(93a)의 상부에 외측방으로 돌출되게 구비되며 완충기구본체(91)의 걸림부(91b)에 의해 이동이 제한되는 돌출부(93b)를 갖춘 이동부재(93); 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 설치되어 이동부재(93)를 하방으로 탄발지지하는 완충기구스프링(94);을 갖춘 완충기구(90): 완충기구수용홈(91a1)에 설치되며 이동부재(93)의 상부에 위치하는 스위치(120): 높이조절부재(42)의 압축탱크수용공간(42a1)에 수용되며 내부에 압축가스가 충전되는 압축탱크(131); 내부에 공간이 형성되며, 개구된 일단이 높이조절부재(42)의 개구홀(42a2)에 연통되게 설치되는 탄성재질의 보호체(132); 압축탱크(131)와 보호체(132)를 연결하는 연결관(133); 연결관(133)에 설치되며 스위치(120)의 신호에 따라 연결관(133)을 개폐하는 밸브(134)를 갖춘 카메라보호기구(130): 상기 다수의 연결표척(31) 및 높이조절기구 지지대(41)의 측부에 설치되는 가이드체(50): 일단이 높이조절부재 이동부(42a)에 착탈가능하게 설치되고, 타단이 상기 가이드체(50)에 안내되는 와이어(61)와, 와이어(61)를 감거나 푸는 드럼(62)과, 드럼(62)을 구동하는 구동모터(63)를 갖춘 권취기(60): 표척거치기구(20)의 본체(21)에 설치되어, 표척거치기구(20)의 수평을 확인하는 수평기(70): 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어 상기 설치부(42d)로부터 표척거치기구본체(21)까지의 거리를 측정하는 레이저거리측정기(80): 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되는 본체(141); 눈금이 표시되며 상기 본체(141)의 내부에서 감기거나 풀리는 눈금자(142); 외부로 노출된 눈금자(142)의 선단에 구비되는 손잡이(143);를 갖추고서, 표척거치기구 본체(21)로부터 지면까지의 거리를 측정하는 수동거리측정기(140): 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되는 본체(161); 일단이 상기 본체(161)에 좌우방으로 회전가능하게 설치되는 회전부(162a)와, 회전부(162a)에 설치되며 하방으로 돌출되는 지지부(162b)를 구비한 지지체(162); 지지체(162)의 지지부(162b)에 착탈가능하게 설치되는 착탈부(163a)와, 착탈부(163a)에 설치되며 수동거리측정기(140)에 이웃되게 배치되는 조명부(163b)를 구비한 조명기구(163);를 갖춘 조명기기(160): 높이조절부재 이동부(42a)의 우측단에 설치되어, 일정 지점에 배치되는 일반 표척(S)의 눈금을 확인하는 카메라(100): 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어, 레이저거리측정기(80)로부터의 거리신호 및 카메라(100)로부터의 영상신호를 송출하는 제1송수신기(110): 표척거치기구 본체(21)에 설치되어 권취기 구동모터(63)의 작동상태신호를 송출하는 제2송수신기(150):를 갖춘 수준측량기기(L),

입력유닛(T1): 디스플레이유닛(T3): 제1송수신기(110) 및 제2송수신기(150)와 통신하는 송수신유닛(T2): 입력유닛(T1)과, 송수신유닛(T2)과, 디스플레이유닛(T3)을 작동제어하며, 권취기 구동모터(63) 및 레이저거리측정기(80) 및 카메라(100)의 작동제어신호를 송수신유닛(T2)으로 출력하고, 송수신유닛(T2)으로부터의 상기 거리신호 및 상기 구동모터 작동상태신호 및 상기 영상신호를 수신하는 제어유닛(T4):을 갖춘 수준측량단말기(T),

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 수준점을 측량할 시 표척 시준에 따른 오차발생을 줄여, 정확한 시준 값을 확인할 수 있으며, 측량 작업시 발생할 수 있는 사고에서 수준측량기기의 손상을 예방할 수 있고, 어려운 측량 환경에서도 다양한 지점에 대한 수준 측량을 안정적으로 수행하여 수준측량데이터의 오차발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 수준측량 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 시스템을 설명하기 위한 시스템도이고,
도 3은 본 발명에 따른 레벨기를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 표척거치기구에 표척 및 높이조절기구가 설치된 것을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 측면도이고,
도 6은 도 4에서 표척설치기구를 나타낸 상세도이고,
도 7은 도 6의 측면도이고,
도 8은 도 4의 V부분을 나타낸 확대도이고,
도 9는 도 4의 W부분을 나타낸 확대도이고,
도 10은 도 4의 X부분을 나타낸 확대도이고,
도 11은 도 4에서 높이조절기구를 나타낸 상세 단면도이고,
도 12는 도 11의 Y부분을 나타낸 확대도이고,
도 13은 도 11의 Z부분을 나타낸 확대도이고,
도 14는 도 4에서 높이조절기구를 나타낸 상세도이고,
도 15는 도 14의 평면도이고,
도 16은 도 11의 측면도이고,
도 17은 본 발명에 따른 수동거리측정기 및 조명기기를 설명하기 위한 일부 상세도이고,
도 18은 도 17의 측면도이고,
도 19는 본 발명에 따른 조명기기를 설명하기 위한 사시도이고,
도 20 내지 도 24는 본 발명에 따른 수준측량 방식을 설명하기 위한 도면이고,
도 25 내지 도 28은 본 발명에서 카메라를 보호하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 시스템을 설명하기 위한 시스템도이고, 도 3은 본 발명에 따른 레벨기를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 표척거치기구에 표척 및 높이조절기구가 설치된 것을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 측면도이고, 도 6은 도 4에서 표척설치기구를 나타낸 상세도이고, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8은 도 4의 V부분을 나타낸 확대도이고, 도 9는 도 4의 W부분을 나타낸 확대도이고, 도 10은 도 4의 X부분을 나타낸 확대도이고, 도 11은 도 4에서 높이조절기구를 나타낸 상세 단면도이고, 도 12는 도 11의 Y부분을 나타낸 확대도이고, 도 13은 도 11의 Z부분을 나타낸 확대도이고, 도 14는 도 4에서 높이조절기구를 나타낸 상세도이고, 도 15는 도 14의 평면도이고, 도 16은 도 11의 측면도이고, 도 17은 본 발명에 따른 수동거리측정기 및 조명기기를 설명하기 위한 일부 상세도이고, 도 18은 도 17의 측면도이고, 도 19는 본 발명에 따른 조명기기를 설명하기 위한 사시도로서, 도 2 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 구조적 특징을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템은 수준측량기기(L) 및 수준측량단말기(T)를 통해 이루어진다.

수준측량기기(L)는 레벨기(10)와, 표척거치기구(20)와, 표척(30)과, 높이조절기구(40)와, 완충기구(90)와, 스위치(120)와, 카메라보호기구(130)와, 가이드체(50)와, 권취기(60)와, 수평기(70)와, 레이저거리측정기(80)와, 수동거리측정기(140)와, 조명기기(160)와, 카메라(100)와, 제1송수신기(110) 및, 제2송수신기(150)를 갖춘다.

레벨기(10)는 삼각대 형상을 이루는 레벨기거치대(11)에 착탈가능하게 설치된다. 레벨기(10) 및 레벨기거치대(11)는 수준 측량에 사용되는 통상의 기술로서, 통상의 기술자라면 용이하게 실시할 수 있다.

표척거치기구(20)는 평판 형상의 본체(21)와, 본체(21)의 하부에 회동가능하게 설치되며 길이조절이 가능한 다수의 지지다리(22)와, 본체(21)의 상부에 상방으로 돌출되게 형성되는 지지대(23)와, 상부에 구비되며 상방으로 개구된 기본표척수용홈(24a)을 갖추고서 지지대(23)에 회전가능하게 설치되는 회전대(24)를 구비한다. 본 실시예에서 회전대(24)는 체결부재를 통해 지지대(23)에 고정된다.

표척(30)은 연결표척(31) 및 기본표척(32)을 갖추고서, 표척거치기구(20)에 설치된다.

연결표척(31)는 하단에 구비되며 외측이 단턱지게 형성되는 돌출부(31a)와, 상단에 구비되며 내측이 단턱지게 형성되는 삽입부(31b)를 갖추고서, 다수 개가 상호 착탈가능하게 연결된다. 본 실시예에서 가장 하부에 위치한 연결표척(31)의 돌출부(31a)는 기본표척(32)의 상단에 착탈가능하게 삽입되며, 체결부재를 통해 기본표척(32)에 고정된다. 또한 상기 연결표척(31)의 삽입부(31b)는 또 다른 연결표척(31)의 돌출부(31a)가 착탈가능하게 삽입되며, 체결부재를 통해 상기 돌출부(31a)에 고정된다. 한편 본 실시예에서 연결표척(31)는 둘레부가 사각 바 형상을 이루며, 둘레부에 눈금이 표시된다.

기본표척(32)은 내부에 상하방향을 따라 형성되며, 상부가 상기 다수의 연결표척(31) 중 가장 하부에 위치한 연결표척(31)의 돌출부(31a)에 착탈가능하게 삽입되는 관통홀(32a)을 갖추고서, 하단이 표척거치기구 회전대(24)의 기본표척수용홈(24a)에 착탈가능하게 설치된다. 본 실시예에서 기본표척(32)은 체결부재를 통해 회전대(24)에 고정된다. 또한 본 실시예에서 기본표척(32)은 사각 바 형상을 이루며, 둘레부 표면에 눈금이 표시된다.

높이조절기구(40)는 지지대(41)와, 높이조절부재(42)와, 높이조절기구스프링(43)을 갖추고서, 연결표척(31)의 상부에 설치된다.

상기 지지대(41)는 내부에 스프링수용홈(41a1)을 갖추고서 다수의 연결표척(31) 중 가장 상부에 위치한 연결표척(31)의 삽입부(31b)에 착탈가능하게 삽입되는 돌출부(41a)와, 측방으로 개구된 슬라이드홀(41b1)을 갖추고서 돌출부(41a)의 상부에 구비되는 슬라이드부(41b)와, 슬라이드부(41b)의 상부에 구비되는 스토퍼부(41c)를 갖춘다. 본 실시예에서 상기 지지대(41)의 돌출부(41a)는 체결부재를 통해 상기 연결표척(31)의 삽입부(31b)에 고정된다. 또한 본 실시예에서 상기 지지대(41)는 둘레부가 사각 바 형상을 이룬다.

높이조절부재(42)는 상기 지지대(41)의 슬라이드부(41b)에 상하 이동가능하게 설치되는 판 형상의 이동부(42a)와, 이동부(42a)의 양측면에 구비되는 판 형상의 가이드부(42b)와, 상기 가이드부(42b)의 측면에 회전가능하게 설치되며 슬라이드부(41b)에 맞대어지는 바퀴부(42c)와, 상기 이동부(42a)의 좌측면에 구비되어 외측으로 돌출되는 설치부(42d)를 갖춘다.

이동부(42a)는 내부에 형성되는 압축탱크수용공간(42a1)과, 우측단의 우측면 및 전면 및 후면에 각각 개구되게 형성되며 압축탱크수용공간(42a1)과 연통되는 개구홀(42a2)을 갖추고서, 지지대(41)의 슬라이드부(41b)에 상하 이동가능하게 설치되며, 양단이 상기 슬라이드부(41b) 보다 외측방으로 돌출된다.

설치부(42d)는 이동부(42a)의 측면에 구비되어 상방으로 돌출되는 판 형상의 돌출부재(42d1)와, 돌출부재(42d1)의 상단에 설치되어 좌측방으로 돌출되는 판 형상의 설치부재(42d2)를 갖춘다.

높이조절기구스프링(43)은 상기 지지대 돌출부(41a)의 스프링수용홈(41a1)에 설치되며, 높이조절부재(42)를 상방으로 탄발지지한다.

완충기구(90)는 높이조절기구 지지대(41)의 스토퍼부(41c)의 하부에 설치되는 완충기구본체(91)와, 완충기구본체(91)의 하부에 설치되는 탄성부재(92)와, 완충기구본체(91)에 상하 이동가능하게 설치되는 이동부재(93)와, 완충기구본체(91)에 내설되는 완충기구스프링(94)을 갖춘다.

완충기구본체(91)는 내부에 하방으로 개구된 완충기구수용홈(91a1)이 형성되며 상부가 상기 지지대 스토퍼부(41c)의 하부에 설치되는 바디부(91a)와, 바디부(91a)의 하부에 구비되며 내측으로 돌출된 걸림부(91b)를 갖춘다.

탄성부재(92)는 완충기구본체 바디부(91a)의 하부에 설치되어 하방으로 돌출되며 완충기구본체(91)와 높이조절기구(40)의 사이에 배치된다.

이동부재(93)는 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 상하방으로 이동가능하게 설치되며 하단이 완충기구본체 바디부(91a)의 하방으로 돌출되는 이동체(93a)와, 이동체(93a)의 상부에 측방으로 돌출되게 구비되며 완충기구본체(91)의 걸림부(91b)에 의해 이동이 제한되는 돌출부(93b)를 갖춘다.

완충기구스프링(94)은 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 설치되며, 완충기구본체 바디부(91a)의 내부 상면과 이동부재(93)의 상면 사이에 배치되어 이동부재(93)를 하방으로 탄발지지한다.

스위치(120)는 완충기구수용홈(91a1)에 설치되며 이동부재(93)의 상부에 위치한다. 그리고 스위치(120)는 이동부재(93)와 접촉시, 하기에서 언급될 카메라보호기구 밸브(134)로 개방신호를 출력한다. 본 실시예에서 스위치(120)는 온-오프 스위치가 적용되지만, 이동부재(93)의 이동범위를 측정할 수 있는 거리측정센서가 적용되어, 이동부재(93)가 설정된 이동범위를 초과하였을 경우 상기 개방신호가 출력되도록 할 수도 있다. 여기서 거리측정센서는 레이저 또는 초음파를 이용한 센서가 적용될 수 있다.

카메라보호기구(130)는 높이조절부재(42)의 압축탱크수용공간(42a1)에 수용되며 내부에 압축가스가 충전되는 압축탱크(131)와, 내부에 공간이 형성되며, 개구된 일단이 높이조절부재(42)의 개구홀(42a2)에 연통되게 설치되는 탄성재질의 보호체(132)와, 압축탱크(131)와 보호체(132)를 연결하는 연결관(133)과, 연결관(133)에 설치되며 스위치(120)의 신호에 따라 연결관(133)을 개폐하는 밸브(134)를 갖춘다. 여기서 상기 밸브(134)는 스위치(120)로부터 상기 개방신호를 수신하면 일정시간 동안 개방된 후 폐쇄되도록 설정되는 것이 바람직하다. 그러면 압축탱크(131)로부터의 압축가스는 보호체(132)에 충분히 유입된 후 다시 압축탱크(131)로 이동되지 않아, 보호체(132)가 충분히 팽창된다.

한편 상기 압축탱크(131)는 일단에 압축가스유입구(131a)가 설치되고, 개폐가능한 압축가스유입구(131a)가 높이조절부재 이동부(42a)의 외부로 노출되게 함으로써, 압축탱크(131)에 압축가스를 용이하게 충전할 수 있다. 또한 높이조절부재 이동부(42a)를 개폐가능하도록 설계(미도시)함으로써, 압축탱크(131)는 상기 압축탱크수용공간(42a1)에 삽탈가능하게 설치될 수 있으며, 이를 통해 압축탱크(131)는 외부에서 압축가스가 충전된 후 압축탱크수용공간(42a1)에 설치될 수도 있다. 그리고 상기 보호체(132)는 팽창 부피를 크게 하기 위해 주름 타입으로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 압축가스는 압축되어 탱크에 저장가능한 가스로써, 가스를 압축하여 탱크에 저장하는 기술은 널리 공지된 기술이며, 통상의 지식을 가진 자는 상기 공지기술을 통해 압축가스를 압축탱크(131)에 용이하게 저장할 수 있다. 또한 압축탱크(131)는 압축가스를 저장할 수 있는 형태이면 다양하게 변형실시될 수 있다.

가이드체(50)는 상기 다수의 연결표척(31) 및 높이조절기구 지지대(41)의 측부에 설치된다. 본 실시예에서 가이드체(50)는 고리 형상을 이루는 것이 바람직하다.

권취기(60)는 일단이 높이조절부재 이동부(42a)에 착탈가능하게 설치되고, 타단이 상기 가이드체(50)에 안내되는 와이어(61)와, 와이어(61)의 일단이 설치되며 와이어(61)를 감거나 푸는 드럼(62)과, 드럼(62)을 구동하는 구동모터(63)를 갖춘다. 본 실시예에서 와이어(61)의 일단에 클램프가 구비되고, 상기 이동부(42a)의 우측 하부에 고정고리가 구비되어, 상기 클램프가 상기 고정고리에 착탈가능하게 연결된다.

수평기(70)는 표척거치기구(20)의 본체(21)에 설치되어, 표척거치기구(20)의 수평 정도를 나타낸다. 수평기(70)는 평형을 잡는데 사용되는 통상의 것으로, 통상의 기술자라면 용이하게 실시할 수 있다.

레이저거리측정기(80)는 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어, 상기 설치부(42d)로부터 표척거치기구 본체(21)까지의 거리를 측정한다. 본 실시예에서 레이저거리측정기(80)는 상기 설치부(42d)의 설치부재(42d2)의 하부에 설치된다. 한편 본 실시예에서는 레이저거리측정기(80)의 효율적인 작동을 위해 표척거치기구 본체(21)에 반사판(R)이 형성되는 것이 바람직하며, 반사판(R)은 표척거치기구 본체(21)의 상부에 설치되어, 레이저거리측정기(80)와 대향되게 배치된다. 또한 본 실시예에서는 상기 설치부(42d)로부터 표척거치기구본체(21)까지의 거리를 측정하기 위해 레이저 기술을 이용한 레이저 거리 측정기가 사용되지만, 초음파 거리 측정기와 같이 거리를 측정하는 기기라면 다양하게 변형실시될 수 있다.

수동거리측정기(140)는 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되어 상기 본체(21)로부터 지면까지의 거리를 측정한다. 그리고 상기 수동거리측정기(140)는 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되는 본체(141)와, 눈금이 표시되며 상기 본체(141)의 내부에서 감기거나 풀리는 눈금자(142)와, 외부로 노출된 눈금자(142)의 선단에 구비되는 손잡이(143)를 갖춘다. 본 실시예에서 수동거리측정기(140)에는 태엽스프링이 내장되어 있어 눈금자(142)가 감기거나 풀리며, 수동거리측정기(140)로 줄자 타입이 적용될 수 있다.

조명기기(160)는 본체(161)와, 상기 본체(161)에 회전가능하게 설치되는 지지체(162)와, 지지체(162)에 설치되는 조명기구(163)를 갖추고서, 수동거리측정기구(140)를 비춘다.

상기 본체(161)는 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되며, 수동거리측정기 본체(141)에 나란하게 구비된다.

지지체(162)는 일단이 상기 본체(161)에 좌우방으로 회전가능하게 설치되는 회전부(162a)와, 회전부(162a)에 설치되며 하방으로 돌출되는 지지부(162b)를 갖춘다. 본 실시예에서는 상기 지지부(162b)의 하부에 체결홀(162b1)이 구비된다. 또한 본 실시예에서는 상기 지지부(162b)를 회전부(162a)의 하단에 상하로 회동가능하게 설치하여, 조명기구(162)의 고각이 조절되도록 할 수도 있다.

조명기구(163)는 지지체(162)의 지지부(162b)에 착탈가능하게 설치되는 착탈부(163a)와, 착탈부(163a)에 설치되며 수동거리측정기(140)에 이웃되게 배치되는 조명부(163b)를 갖춘다. 여기서 착탈부(163a)는 원형 바 형상을 이루며, 일단에 나사산이 구비되어 지지부(162b)의 체결홀(162b1)에 착탈가능하게 나사산 결합된다. 한편 본 실시예에서 조명기구(163)는 배터리를 통해 전력을 자체 공급받는 것이 바람직하다.

카메라(100)는 레이저거리측정기(80)와 대향되게 높이조절부재 이동부(42a)의 우측단에 설치되며, 일정 지점에 배치되는 일반 표척의 눈금을 촬영한다. 본 실시예에서 카메라(100)는 좌우 회전가능하게 설치되며 카메라(100)의 좌우 구동을 위해 별도의 구동장치가 구비된다. 여기서 일반 표척은 눈금이 표시된 일반적인 표척을 말하며, 일반 표척으로 본 실시예의 연결표척(31) 또는 기본표척(32)이 사용될 수도 있다. 여기서 카메라(100)는 일반적으로 사물을 관찰 또는 촬영하는 것으로서, 통상의 기술자라면 용이하게 실현할 수 있다.

제1송수신기(110)는 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어 레이저거리측정기(80)로부터의 거리신호 및 카메라(100)로부터의 영상신호를 송출한다. 또한 제1송수신기(110)는 수준측량단말기(T)의 송수신유닛(T2)으로부터의 신호를 수신한다.

제2송수신기(150)는 표척거치기구 본체(21)에 설치되어 권취기 구동모터(63)의 작동상태신호를 송출한다. 또한 제2송수신기(150)는 수준측량단말기(T)의 송수신유닛(T2)으로부터의 신호를 수신한다.

수준측량단말기(T)는 입력유닛(T1)과, 송수신유닛(T2)과, 디스플레이유닛(T3) 및, 제어유닛(T4)을 갖춘다.

입력유닛(T1)은 신호를 입력하여, 제어유닛(T4)이 자체 구동 및 각각의 구성요소를 제어하도록 한다.

송수신유닛(T2)은 제어유닛(T4)의 제어신호를 송출하여, 제어유닛(T4)이 레이저거리측정기(80), 권취기 구동모터(63), 카메라(100), 제1송수신기(110) 및, 제2송수신기(150)를 작동제어하도록 한다. 또한 송수신유닛(T2)은 제1송수신기(110) 및 제2송수신기(150)와 통신한다. 본 실시예에서 송수신유닛(T2)은 제어유닛(T4)에 의해 작동제어된다.

디스플레이유닛(T3)은 상기 제어유닛(T4)에 의해 작동제어되며, 본 실시예에 따른 전기적 구성요소의 작동상태를 나타낸다.

제어유닛(T4)은 입력유닛(T1)과, 송수신유닛(T2)과, 디스플레이유닛(T3)을 작동제어하며, 권취기 구동모터(63) 및 레이저거리측정기(80) 및 카메라(100)의 작동제어신호를 송수신유닛(T2)으로 출력하고, 송수신유닛(T2)으로부터 상기 거리신호 및 상기 구동모터 작동상태신호 및 상기 영상신호를 수신한다. 또한 제어유닛(T4)은 송수신유닛(T2)으로부터 상기 영상신호를 수신하여 디스플레이유닛(T3)에 영상신호에 따른 영상화면을 디스플레이한다. 그리고 제어유닛(T4)은 송수신유닛(T2)으로부터의 거리신호와, 입력유닛(T1)을 통해 입력되는 수치를 통해 일정 지점의 표고를 연산한다.

도 20 내지 도 24는 본 발명에 따른 수준측량 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 25 내지 도 28은 본 발명에서 카메라를 보호하는 방식을 설명하기 위한 도면도로서, 도 20 내지 도 28을 참조하여 본 발명에 따른 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

측량 기사는 목표점까지 하나의 경로를 설정하고, 상기 경로 상에 N개의 중간점을 설정한 후, 기본표척(32)과 레벨기(10)를 이동하며 각각의 지점을 측량한다.

예를 들어 도 20에서와 같이 중간점을 3개로 설정하여, A,B점 간의 고저 차를 구할 시, A점에서부터 레벨기(10)와 기본표척(32)을 번갈아서 세워 측량을 하면서 목표점까지 진행을 한다.

즉 측량 기사는 레벨기(10)를 기본표척(32) 및 표척거치기구(20) 보다 전방에 위치시킨 후, 후시의 목적으로 시준한다.

그리고 측량 기사는 수준측량단말기(T)의 입력유닛(T1)을 통해 사전 후시 시준 값을 입력한다. 이때 측량 기사는 도 21과 같이 수동거리측정기(140)를 이용하여 표척설치기구 본체(21)의 높이를 확인한 후 상기 높이 값을 수준측량단말기(T)에 입력한다. 여기서 상기 수동거리측정기(140)를 통해 상기 거리를 획득할 시, 표척거치기구 본체(21)의 하부가 어두울 경우 수동거리측정기(140)의 눈금자(142)를 읽기 어려울 수 있다. 이러할 경우 측량 기사는 조명기기(160)를 구동하여, 주변을 밝게 한 후 눈금자(142)를 용이하게 읽을 수 있다. 이때 조명기기(160)의 조명 방향은 조명기구(163)을 회전시켜 조절할 수 있어, 측량 기사는 보다 정확하게 눈금자(142)를 읽을 수 있다.

계속해서 수준측량단말기(T)의 제어유닛(T4)은 미리 저장된 표척거치기구 본체(21)의 저면으로부터 표척거치기구(20)에 설치된 기본표척(32)의 저면까지의 거리, 상기 표척설치기구 본체(21)의 높이 및, 상기 사전 후시 시준 값을 합산하여, 확인하고자 하는 결과 후시 시준 값을 연산하여 저장한다. 한편 본 실시예에서 상기 사전 후시 시준 값은 측량 기사가 바라본 기본표척(32)의 눈금 값을 나타내며, 결과 후시 시준 값은 최종 확인하고자 하는 시준 값을 말한다.

이어서 상기 측량기사는 상기 기본표척(32)을 레벨기거치대(11) 및 레벨기(10)의 전방으로 옮겨, 다시 전시의 목적으로 시준한다.

그리고 측량 기사는 수준측량단말기(T)의 입력유닛(T1)을 통해 사전 전시 시준 값을 입력한다. 이때 측량기사는 수동거리측정기(140)를 이용하여 표척설치기구 본체(21)의 높이를 확인한 후 수준측량단말기(T)에 입력하고, 수준측량단말기(T)의 제어유닛(T4)은 미리 저장된 표척거치기구 본체(21)의 저면으로부터 표척거치기구(20)에 설치된 기본표척(32) 저면까지의 거리, 상기 표척설치기구 본체(21)의 높이 및, 상기 사전 전시 시준 값을 합산하여, 확인하고자 하는 결과 전시 시준 값을 연산하여 저장한다. 한편 본 실시예에서 상기 사전 전시 시준 값은 측량 기사가 바라본 기본표척(32)의 눈금 값을 나타내며, 결과 전시 시준 값은 최종 확인하고자 하는 시준 값을 말한다.

이후 상기 경로를 따라서 후시와 전시 작업이 반복된다.

한편 본 발명은 상기와 같은 직접수준측량 작업에서 상기 중간점 3에서 B점으로의 고도가 급격하게 높아져 직접수준측량으로 측량하기 어려울 수도 있다.

이때 측량 기사는 상기 중간점 3에서의 결과 전시 시준 값(b3)을 측량한 후, 일반 표척(S)을 B점에 세운다. 여기서 일반 표척(S)은 눈금이 표시된 일반적인 표척을 말하며, 일반 표척(S)으로 본 실시예의 연결표척(31) 또는 기본표척(32)이 사용될 수도 있다.

계속해서 상기 측량 기사는 육안으로 B점의 높이를 추측한 다음에, 도 22와 같이 표척거치기구(20)의 회전대(24)가 기울어진 상태에서 연결표척(31)를 기본표척(32)에 설치하고, 또 다른 다수의 연결표척(31)를 상기 연결표척(31)에 설치한 다음, 가장 상부에 위치한 연결표척(31)에 높이조절기구(40)를 설치한다. 그리고 측량 기사는 권취기(60)에 연결된 와이어(61)을 다수의 가이드체(50)를 통과시켜 높이조절기구(40)에 연결한다.

이후 상기 측량 기사는 도 23과 같이 기본표척(32)을 직립시켜 높이조절기구(40)의 위치가 B점의 표고와 비슷한 위치에 놓이도록 한다.

그리고 상기 측량 기사는 수준측량단말기(T)의 조작을 통해 권취기(60)를 구동함으로써, 와이어(61)를 감거나 풀어, 높이조절기구(40)의 위치를 조절한 후, 도 24와 같이 높이조절기구(40)에 설치된 카메라(100)가 일반 표척(S)을 바라보게 한다.

상기와 같이 높이조절기구(40)가 고정되면, 측량 기사는 수준측량단말기(T)를 통해 레이저거리측정기(80)를 구동하고, 수준측량단말기(T)의 제어유닛(T4)은 레이저거리측정기(80)로부터의 거리신호 및 입력유닛(T1)을 통해 입력되는 상기 표척설치기구 본체(21)의 높이신호를 수신한다. 그리고 제어유닛(T4)은 상기 거리신호 및 상기 높이신호에 따른 거리 값을 합산하여, 중간점 3으로부터 카메라(100) 위치까지의 수직거리(결과 후시 시준 값;a4)를 연산한다. 이때 제어유닛(T4)에는 표척거치기구본체(21)의 두께 값 등이 반영되어, 상기 수직거리(a4)를 연산할 시 발생할 수 있는 기계적 오차를 방지한다.

계속해서 상기 측량 기사는 카메라(100)를 구동하고, 상기 B점에 세워진 일반 표척(S)을 시준하여 값(결과 전시 시준 값;b4)을 읽는다.

상기와 같이 A점에서 B점(예를 들어 수준점)까지의 전시와 후시 작업이 완료되면, 측량 기사는 제어유닛(T4)에 저장된 각각의 결과 전시 시준 값 및 결과 후시 시준 값을 이용하여, B점의 표고를 구한다.

여기서 B점의 표고를 구하는 방법을 수학식 1 및 수학식 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

여기서 B.S(Back Sight)는 상기 결과 후시 시준 값이고, F.S(Fore Sight)는 상기 결과 전시 시준 값이다.

본 실시예에서는 수준측량단말기(T)의 제어유닛(T4)에서 저장된 상기 값들을 이용하여, B점(수준점)의 표고를 구할 수 있다. 한편 본 실시예에서는 상기 값들을 연산할 시 제어유닛(T4)에 의해 수행되었지만, 측량 기사가 수작업으로 계산할 수도 있다.

한편 상기 수준측량을 함에 있어, 권취기(60)의 구동모터(63)가 오작동을 하거나 권취기(60)의 와이어(61)가 끊어질 시, 높이조절부재(42)는 높이조절기구스프링(43)의 탄발력에 의해 도 25와 같이 빠른 속도로 상방으로 이동하게 되며, 이로 인해 외력이 발생되어 표척거치기구(20)가 넘어질 수 있다.

이때 본 발명은 도 26과 같이 탄성부재(92) 및 완충기구스프링(94)을 통해 높이조절부재(42)의 상승을 완화함으로써, 표척거치기구(20)에 가해지는 충격을 완화하여, 표척거치기구(20)가 넘어지는 것을 방지할 수 있다.

그러나 상기 높이조절부재(42)의 상승력이 매우 강할 경우, 상기와 같은 충격 완화에도 불구하고, 표척거치기구(20)는 넘어진다. 이때 표척거치기구(20)가 카메라(100)가 설치된 방향으로 기울어질 경우, 고가의 카메라(100)는 지면에 직접적인 접촉을 함으로써, 손상이 발생한다.

하지만 본 발명의 경우 상기 높이조절부재(42)가 도 27과 같이 기준범위 이상 상승하여 스위치(120)와 접촉할 시, 스위치(120)는 카메라보호기구(130)의 밸브(134)로 개방신호를 출력하고, 상기 개방신호를 수신한 밸브(134)는 일정시간 동안 개방된 후 폐쇄된다. 여기서 밸브(134)가 개방된 시간 동안 카메라보호기구 압축탱크(131)에 수용된 압축가스는 연결관(133)을 통과하여 보호체(132)로 이동하고, 보호체(132)는 팽창한다. 따라서 도 28과 같이 표척거치기구(20)의 기울어짐에 따라 카메라(100)가 기울어질 시, 카메라(100) 주변으로 보호체(132)가 팽창되어, 카메라(100)는 외부 충격으로부터 보호가 가능하다.

L; 수준측량기기 10; 레벨기
20; 표척거치기구 30; 표척
40; 높이조절기구 50; 가이드체
60; 권취기 70; 수평기
80; 레이저거리측정기 90; 완충기구
100; 카메라 110; 제1송수신기
120; 스위치 130; 카메라보호기구
140; 수동거리측정기 150; 제2송수신기
160; 조명기기 T; 수준측량단말기
T1; 입력유닛 T2; 송수신유닛
T3; 디스플레이유닛 T4; 제어유닛

Claims

레벨기거치대(11)에 착탈가능하게 설치되는 레벨기(10): 평판 형상의 본체(21)와, 본체(21)의 하부에 회동가능하게 설치되는 다수의 지지다리(22)와, 본체(21)의 상부에 상방으로 돌출되게 형성되는 지지대(23)와, 상부에 구비되며 상방으로 개구된 기본표척수용홈(24a)을 갖추고서 지지대(23)에 회전가능하게 설치되는 회전대(24)를 구비한 표척거치기구(20): 하단에 구비되며 외측이 단턱지게 형성되는 돌출부(31a)와, 상단에 구비되며 내측이 단턱지게 형성되는 삽입부(31b)를 갖추고서, 상호 착탈가능하게 연결되는 다수의 연결표척(31); 내부에 상하방향을 따라 형성되며, 상부가 상기 다수의 연결표척(31) 중 가장 하부에 위치한 연결표척(31)의 돌출부(31a)에 착탈가능하게 삽입되는 관통홀(32a)을 갖추고서, 하단이 표척거치기구(20)의 기본표척수용홈(24a)에 착탈가능하게 설치되는 기본표척(32);을 갖춘 표척(30): 내부에 스프링수용홈(41a1)을 갖추고서 다수의 연결표척(31) 중 가장 상부에 위치한 연결표척(31)의 삽입부(31b)에 착탈가능하게 삽입되는 돌출부(41a)와, 측방으로 개구된 슬라이드홀(41b1)을 갖추고서 돌출부(41a)의 상부에 구비되는 슬라이드부(41b)와, 슬라이드부(41b)의 상부에 구비되는 스토퍼부(41c)를 구비한 지지대(41); 내부에 형성되는 압축탱크수용공간(42a1), 우측단의 우측면 및 전면 및 후면에 각각 개구되게 형성되며 압축탱크수용공간(42a1)과 연통되는 개구홀(42a2)을 갖추고서, 상기 지지대(41)의 슬라이드부(41b)에 상하 이동가능하게 설치되며, 양단이 상기 슬라이드부(41b) 보다 외측방으로 돌출되는 이동부(42a)와, 이동부(42a)의 양측면에 각각 구비되는 가이드부(42b)와, 상기 가이드부(42b)의 측면에 회전가능하게 설치되며 슬라이드부(41b)에 맞대어지는 바퀴부(42c)와, 상기 이동부(42a)의 좌측단에 구비되는 설치부(42d)를 구비한 높이조절부재(42); 상기 돌출부(41a)의 스프링수용홈(41a1)에 설치되며 높이조절부재(42)를 상방으로 탄발지지하는 높이조절기구스프링(43);을 갖춘 높이조절기구(40): 내부에 하방으로 개구된 완충기구수용홈(91a1)이 형성되며, 상부가 상기 지지대 스토퍼부(41c)의 하부에 설치되는 바디부(91a)와, 바디부(91a)의 하부에 구비되며 내측으로 돌출된 걸림부(91b)를 갖춘 완충기구본체(91); 완충기구본체 바디부(91a)의 하부에 설치되어 하방으로 돌출되며 완충기구본체(91)와 높이조절기구(40)의 사이에 위치하는 탄성부재(92); 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 상하방으로 이동가능하게 설치되며 하단이 완충기구본체 바디부(91a)의 하방으로 돌출되는 이동체(93a)와, 이동체(93a)의 상부에 외측방으로 돌출되게 구비되며 완충기구본체(91)의 걸림부(91b)에 의해 이동이 제한되는 돌출부(93b)를 갖춘 이동부재(93); 완충기구본체 바디부(91a)의 완충기구수용홈(91a1)에 설치되어 이동부재(93)를 하방으로 탄발지지하는 완충기구스프링(94);을 갖춘 완충기구(90): 완충기구수용홈(91a1)에 설치되며 이동부재(93)의 상부에 위치하는 스위치(120): 높이조절부재(42)의 압축탱크수용공간(42a1)에 수용되며 내부에 압축가스가 충전되는 압축탱크(131); 내부에 공간이 형성되며, 개구된 일단이 높이조절부재(42)의 개구홀(42a2)에 연통되게 설치되는 탄성재질의 보호체(132); 압축탱크(131)와 보호체(132)를 연결하는 연결관(133); 연결관(133)에 설치되며 스위치(120)의 신호에 따라 연결관(133)을 개폐하는 밸브(134)를 갖춘 카메라보호기구(130): 상기 다수의 연결표척(31) 및 높이조절기구 지지대(41)의 측부에 설치되는 가이드체(50): 일단이 높이조절부재 이동부(42a)에 착탈가능하게 설치되고, 타단이 상기 가이드체(50)에 안내되는 와이어(61)와, 와이어(61)를 감거나 푸는 드럼(62)과, 드럼(62)을 구동하는 구동모터(63)를 갖춘 권취기(60): 표척거치기구(20)의 본체(21)에 설치되어, 표척거치기구(20)의 수평을 확인하는 수평기(70): 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어 상기 설치부(42d)로부터 표척거치기구본체(21)까지의 거리를 측정하는 레이저거리측정기(80): 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되는 본체(141); 눈금이 표시되며 상기 본체(141)의 내부에서 감기거나 풀리는 눈금자(142); 외부로 노출된 눈금자(142)의 선단에 구비되는 손잡이(143);를 갖추고서, 표척거치기구 본체(21)로부터 지면까지의 거리를 측정하는 수동거리측정기(140): 표척거치기구 본체(21)의 하부에 설치되는 본체(161); 일단이 상기 본체(161)에 좌우방으로 회전가능하게 설치되는 회전부(162a)와, 회전부(162a)에 설치되며 하방으로 돌출되는 지지부(162b)를 구비한 지지체(162); 지지체(162)의 지지부(162b)에 착탈가능하게 설치되는 착탈부(163a)와, 착탈부(163a)에 설치되며 수동거리측정기(140)에 이웃되게 배치되는 조명부(163b)를 구비한 조명기구(163);를 갖춘 조명기기(160): 높이조절부재 이동부(42a)의 우측단에 설치되어, 일정 지점에 배치되는 일반 표척(S)의 눈금을 확인하는 카메라(100): 높이조절부재 설치부(42d)에 설치되어, 레이저거리측정기(80)로부터의 거리신호 및 카메라(100)로부터의 영상신호를 송출하는 제1송수신기(110): 표척거치기구 본체(21)에 설치되어 권취기 구동모터(63)의 작동상태신호를 송출하는 제2송수신기(150):를 갖춘 수준측량기기(L),
입력유닛(T1): 디스플레이유닛(T3): 제1송수신기(110) 및 제2송수신기(150)와 통신하는 송수신유닛(T2): 입력유닛(T1)과, 송수신유닛(T2)과, 디스플레이유닛(T3)을 작동제어하며, 권취기 구동모터(63) 및 레이저거리측정기(80) 및 카메라(100)의 작동제어신호를 송수신유닛(T2)으로 출력하고, 송수신유닛(T2)으로부터의 상기 거리신호 및 상기 구동모터 작동상태신호 및 상기 영상신호를 수신하는 제어유닛(T4):을 갖춘 수준측량단말기(T),
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨기를 활용한 정밀 수준점측량시스템.