KR101561183B1 - Gps 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀한 3차원 수치지도 제작을 위한 지형지물 정보를 보다 용이하게 수집할 수 있고, 각 지형지물에 대한 정밀한 측지측량 또한 가능하며, 측량전용 차량에 설치된 경사감지기를 통해 지표면의 굴곡상태를 정밀하게 측정할 수 있고, 이를 통해 3차원 수치지도 제작을 위한 필수정보인 지표면의 고저 정보 및 경사도를 지점별로 용이하면서도 정확하게 수집해 활용할 수 있는 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템에 관한 것이다.

Description

GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템{Based on the feature's GPS coordinates geodetic surveying and verification system}

본 발명은 측지측량 기술 분야 중 지피에스(GPS) 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀한 3차원 수치지도 제작을 위한 지형지물 정보를 보다 용이하게 수집할 수 있고, 각 지형지물에 대한 정밀한 측지측량 또한 가능하며, 측량전용 차량에 설치된 경사감지기를 통해 지표면의 굴곡상태를 정밀하게 측정할 수 있고, 이를 통해 3차원 수치지도 제작을 위한 필수정보인 지표면의 고저 정보 및 경사도를 지점별로 용이하면서도 정확하게 수집해 활용할 수 있는 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템에 관한 것이다.

측지측량은 기본측량으로서 국가기준점의 측량, 지형 지물에 대한 측량 및 공공측량과 일반측량이 포함되고, 특정 지점 또는 위치에 대한 위치정보(좌표정보)를 측량으로 확인하는 것이다.

수치지도 제작은 물론 각종 지형정보를 포함한 GPS 기반 지리정보물 제작을 위해서는 대상 지역에 대한 지형촬영은 물론 촬영된 지역이 정확히 촬영되었는지를 확인하는 측지 및 측량작업이 반드시 요구된다.

여기서 지피에스(GPS)는 지구의 특정 궤도에 떠 있는 다수의 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 정보를 수신 분석하므로 해당 지점에서의 위도, 경도, 해발, 시간 등을 분석할 수 있는 기술이며 널리 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

수치지도 제작시 항공촬영이미지를 기초로 도화 지도를 완성하고 해당 도화 지도에 GPS좌표를 합성할 때 해당 지형에서 측지측량된 위치정보와 GPS 좌표정보가 정확히 일치되어야 한다.

통상적으로 지형의 측지측량은 공지, 공용의 토탈스테이션이 포함되는 측량장비를 이용하여 현장에서 이루어진다.

측량장비는 지형의 고저 등을 측정할 수 있는 측지측량 기술분야의 주지, 관용된 기기로서, 작업자는 일 지점에 설치하고 측지측량 대상 지역을 일일이 조준하는 방식으로 측지측량 작업을 진행한다.

이러한 종래기술에 의한 측지측량 방식은 전술한 바와 같은 측지측량 장비의 설치와 해체를 반복해야 하는 번거로움과, 측정 대상 지역에 대한 1 회 1 측량의 한계로 인한 시간적 불리함으로 인해, 측지측량 작업의 효율을 현저히 저해시키는 원인이 되었다.

한편, 영상기술의 발전과 더불어 3차원 입체영상 지도가 소개되면서, 3차원 수치지도에 대한 관심이 대두 되었다.

이러한 3차원 수치지도는 도로의 고저까지 표시하거나 도시할 수 있도록 표시하여 사용자가 해당 수치지도만으로도 현장의 느낌을 만끽할 수 있도록 하는데, 이러한 정보를 수집하기 위해서는 지점마다 측지측량 장비를 이용하여 고저를 일일이 측정해야하는 곤란함이 있었다.

종래기술에서는 측지측량 장비를 이용한 고저의 세세한 측량은 사실상 불가능하므로, 일정 구역 단위로 고저를 측량했고, 이러한 측량은 3 차원 수치지도의 신뢰도를 저해하는 원인이 되므로, 더욱 정밀한 수치지도를 제작 공급하기 위해서는 측지측량 기술분야에서 해결해야 할 과제였다.

이러한 문제를 일부 개선하는 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1121626호(2012.02.22.) "지피에스 기반 지리정보를 기준점별로 정밀 측량하는 측지측량 전용 시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 종래기술에 의한 등록특허는 패드를 이용한 브레이크 기능이 구비되어 있기는 하지만, 축대에 비해 상대적으로 현저히 작은 크기의 패드를 구름접촉시킨 형태에서 브레이킹하는 것이므로 브레이크 동작시 회전관성 때문에 즉시 멈추지 못하고 슬립이 발생되어 측량불량의 원인이 되는 문제가 내포되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1121626호(2012.02.22.) "지피에스 기반 지리정보를 기준점별로 정밀 측량하는 측지측량 전용 시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 브레이크 동작시 즉시 멈춤이 가능하게 하여 동작불량을 미연에 차단함으로써 정밀한 3차원 수치지도 제작을 위한 보다 정확한 지형지물 정보를 확보할 수 있고, 이를 통해 측량불량의 문제도 해소시킨 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 인공위성(10)과의 통신을 통해 차량(V)이 위치한 GPS좌표를 확인하는 GPS수신기(110); 차량(V) 주변을 촬영해 실사이미지를 수집하는 카메라(120); 차량(V) 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)에 고정되어 서포터(131)에 회동하도록 된 회동자(133)와, 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)의 고정신호에 따라 축대(132)의 회전을 정지시키는 브레이크(134)를 갖추되, 회동자(133)는, 호 형상의 중공을 가지며 축대(132)에 고정되고 상기 중공의 천장면에서 상기 호의 원 지름 방향으로 형성된 이동홈(b)이 상기 중공을 따라 다수 형성되며 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출되도록 형성된 걸림홈(c)을 구비한 하우징(133a)과, 상기 중공의 바닥면을 따라 일렬로 배치되어 압력감지시 감지신호와 ID를 제어장치(170)로 전송하는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 롤러(133d)를 가압하도록 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 배치되되 이동홈(b) 또는 걸림홈(c)에 회전가능하게 삽입되어 외력을 받아 이동하는 회전축(a)을 매개로 하우징(133a)에 고정되는 다수의 활차(133e)로 된 경사감지기(130); 차량(V)의 현재 이동거리를 확인하는 주행거리확인장치(180); 구동신호를 발신하는 신호발신기(190); 주행거리확인장치(180)에서 확인한 차량(V)의 이동거리에 맞춰 그래프를 도시하되, 압력센서(133c)의 감지신호와 ID 수신시 변화된 경사도를 연산해서 그래프의 각도를 변경해 도시하고, 기준신호 수신시 경사감지기(130)의 감지신호를 확인해서 해당 지표면의 경사도가 0도인지 여부를 확인하며, 경사도가 0도가 아닌 경우 입출력장치(150)를 통해 이상신호를 출력하도록 하는 제어장치(170); 브레이크(134)의 제어를 위한 고정신호를 전송하고, 정보수집기(100)의 동작을 위한 조작신호가 입력되며, 상기 실사이미지 또는 도시된 상기 그래프와 이상신호를 출력시키는 입출력장치(150); 상기 실사이미지와 그래프를 상기 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140);가 구성된 정보수집기(100), 및 경사도가 0도인 지표면에 설치되고, 수신한 상기 구동신호에 대응해서 기준신호를 발신하는 기준좌표발신기(30)를 포함하고; 상기 축대(132)는 내부가 빈 원통형상으로 형성되며, 상기 축대(132)가 상기 서포터(131)와 접촉하는 내부 양측에는 원통형상의 납작한 공기챔버(300)가 형성되고, 상기 공기챔버(300)는 둘레방향을 따라 간격을 둔 다수의 고정대(302)를 통해 축대(132)의 내주면에 고정되며, 상기 공기챔버(300)의 중심에는 공압실린더(400)가 연결되어 외부에서 공기를 공급하거나 빼낼 수 있도록 구성되고, 상기 공압실린더(400)의 단부에는 회전하면서 공기 공급과 배출을 가능하게 하는 로터리죠인트형 연결챔버(410)가 회전가능하게 접속되며, 상기 로터리죠인트형 연결챔버(410)에는 공압공급 및 배출을 위한 호스(420)가 연결되고, 상기 공기챔버(300)의 둘레방향으로는 90°간격을 두고 4개의 돌출관(310)이 연통되게 일체로 형성되며, 상기 돌출관(310)의 상단에는 돌출캡(320)이 나사결합되고, 상기 돌출관(310)에는 상기 돌출캡(320)의 중심을 관통하여 하부로드(330)가 끼워지며, 상기 하부로드(330)의 하단에는 상기 돌출관(310) 내부에 위치하는 피스톤(350)이 나사체결방식으로 고정되고, 상기 돌출캡(320)을 관통한 부분에는 하부로드(330) 외주면과의 씰링을 위해 오링(340)이 고정되며, 상기 하부로드(330)의 상단에는 분리가능한 상부로드(360)가 나사체결되고, 상기 상부로드(360)의 상단에는 브레이크패드(370)가 고정되며, 상기 축대(132)의 외주면에는 상기 브레이크패드(370)가 출몰될 수 있도록 출몰구멍(132')이 형성된 것을 특징으로 하는 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 측량전용 차량에 설치된 경사감지기를 통해 지표면의 굴곡상태를 측정할 때 축대가 정확한 지점에서 정확하게 정지하므로 측량의 오차를 없애고, 이를 통해 3차원 수치지도 제작을 위한 필수정보인 지표면의 고저 정보 및 경사도를 지점별로 용이하면서도 정확하게 수집해 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측지측량 전용 시스템이 적용된 측량전용 차량의 이동모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 측지측량 전용 시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 3은 도 1의 측량전용 차량이 수집한 고저정보에 따른 지표면의 굴곡상태를 그래프로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 측지측량 전용 시스템이 수집한 지상이미지의 출력모습을 보인 이미지이고,
도 5는 본 발명에 따른 경사감지기의 모습을 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 경사감지기를 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 경사감지기의 동작 모습을 보인 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 경사감지기의 다른 동작 모습을 보인 단면도이고,
도 9는 본 발명에 따른 경사감지기의 브레이크 구조를 보인 예시적인 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 수치지도 제작 대상이 되는 현장을 운행하는 차량(V)에 설치되어서 수치지도의 제작을 위한 정보를 수집하는 정보수집기(100)와, 경사도가 0도인 지표면에 설치되어서 경사감지기(130)의 초기위치가 정확히 잡혀 있는지를 확인할 수 있도록 하면서 해당 위치를 기준점으로 설정하는 기준좌표발신기(30)를 포함한다.

여기서, 기준좌표발신기(30)는 기준점의 기능 수행을 위해 설치위치에 대한 GPS좌표가 기록되고, 해당 기록은 작업자에게 제공되어서, 차량(V)을 이용해 지리정보, 특히 지형지물 정보를 수집할 때 지형지물의 좌표확인은 물론 경사감지기(130)의 오차 여부 확인 기준으로 활용된다.

정보수집기(100)는 주행중인 차량(V)의 현 위치를 확인하기 위한 GPS수신기(110)와, 현장을 촬영해서 도 4와 같은 실사이미지를 확보하는 카메라(120)와, 지표면의 굴곡 상태를 감지하는 경사감지기(130)와, 상기 실사이미지 및 지표면의 굴곡 상태가 반영된 그래프를 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140)와, 차량(V)의 현재 고도를 측정하는 고도계(160)와, 차량(V)의 주행거리장치(20)와 연동하면서 차량(V)의 주행거리를 확인하는 주행거리확인장치(180)와, 경사감지기(130)가 감지한 지표면의 굴곡 상태(경사도)와 고도계(160)가 감지한 고도와 주행거리확인장치(180)가 확인한 차량(V)의 주행거리를 통해 지표면의 굴곡 상태를 연산처리하고 이를 2차원 지형이미지에 적용해서 3차원 지형이미지로 완성하는 한편 기준좌표발신기(30)로부터 발신되는 기준신호를 수신해서 경사감지기(130)가 전송한 현재감지신호와 비교해 오차 여부를 판단하는 제어장치(170)와, 작업자가 정보수집기(100)의 조작을 위해 조작신호를 입력하고 정보수집기(100)의 출력신호를 받아 출력하는 입출력장치(150)와, 기준좌표발신기(30)가 상기 기준신호를 발신하도록 구동신호를 발신하는 신호발신기(190)를 포함한다.

GPS수신기(110)는 하나 이상의 GPS 전용 인공위성(10) 등과 통신하는 공지,공용의 장치로서, 차량(V)의 현재 GPS좌표를 확인해서 수집한 정보인 지형지물의 실사이미지 및 지형지물 주변 지표면의 굴곡 상태를 도시한 그래프에 이를 링크한다.

GPS수신기(110)는 현재 자신이 위치한 GPS좌표를 추적할 수 있는 공지,공용의 장치이므로, 여기서는 인공위성(10)과의 통신을 위한 방법과, GPS좌표를 추적하는 방법 및 이를 위한 전기,전자 및 기계적 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

카메라(120)는 하나 이상이 차량(V)에 설치되어서 주행 중 지상의 다양한 방향을 동시에 촬영하도록 된다.

도 4의 (a)는 차량의 전방 우측을 촬영한 이미지이고, 도 4의 (b)는 차량의 후방 우측을 촬영한 이미지이며, 도 4의 (c)는 차량의 전방 정면을 촬영한 이미지이다.

이렇게 촬영된 지형지물의 실사이미지는 GIS 기반 수치지도의 정보로 구성되어서, 상기 수치지도는 다양한 용도로 활용될 수 있게 된다.

참고로, 상기 실사이미지는 GPS수신기(110)가 수신한 GPS좌표가 기록되므로, 수치지도의 해당 위치에 링크돼 저장되고, 이를 통해 사용자는 수치지도의 해당 지점을 선택함과 동시에 상기 실사이미지를 출력해 확인할 수 있을 것이다.

그리고, 경사감지기(130)는 차량(V) 주행 중의 기울어짐을 감지해서 지표면의 경사를 확인하는 것으로서, 본 발명에 따른 경사감지기(130)에 대한 구체적인 구조는 아래에서 보다 상세히 설명한다.

또한, 고도계(160)는 차량(V)이 현재 위치한 고도를 측정해서 경사감지기(130)가 감지한 지표면의 경사도와 실제 경사도의 일치 여부를 비교할 수 있도록 하는 것으로서, 고도의 변함은 없지만 경사감지기(130)가 경사를 인식하도록 하는 과속방지턱 또는 차도에서 인도로의 진입 등과 같은 지상구조물을 식별할 수 있을 것이다.

아울러, 주행거리확인장치(180)는 차량(V)의 주행거리장치(20)와 연동하면서 차량(V)이 주행하는 거리를 확인하는 것으로서, GPS수신기(110)와 연동하면서 차량(V)의 주행거리에 대한 정보를 수집할 수도 있을 것이다.

여기서, 주행거리장치(20)는 차량(V)의 차축 등에 연결되어서, 차축의 회전 수 등을 카운트해 차량(V)의 이동거리를 추정하는 공지,공용의 장치로서, 차량(V)의 주행거리 측정에 대한 정확성은 그리 높지 못하다.

따라서, 주행거리에 대한 보다 정확한 정보를 수집하기 위해 전술한 바와 같이 주행거리확인장치(180)는 GPS수신기(110)로부터 이동거리에 대한 정보를 수집할 수도 있을 것이다.

또한, 신호발신기(190)는 기준좌표발신기(30)가 근접한 차량(V)을 향해 기준신호를 발신할 수 있도록 구동신호를 발신한다.

이때, 상기 신호발신기(190)와 기준좌표발신기(30)는 RFID(Radio-Frequency Identification) 기술을 응용한 것으로서, 신호발신기(190)와 제어장치(170)는 RFID 판독기의 기능을 수행하고, 기준좌표발신기(30)는 RFID 태그의 기능을 수행한다.

특히, 본 발명에서는 지표면에 항시 설치되는 기준좌표발신기(30)의 동작을 위해 판독기 파트의 동력만을 이용하는 수동형(Passive) RFID 기술을 적용한다.

따라서, 신호발신기(190)로부터 동력원을 포함한 구동신호가 발신되면, 기준좌표발신기(30)는 해당 지표면의 경사도가 0도임을 알리는 기준신호를 발신해서 해당 차량(V)의 제어장치(170)가 이를 수신할 수 있도록 한다.

참고로, 차량(V)이 기준신호를 제 위치에서 정확히 수신해 인식할 수 있도록 상기 기준신호의 전송 유효반경은 한정되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 경사도가 0도가 아닌 지표면에서 해당 차량(V)이 기준신호를 수신해 이를 수정할 경우, 다른 지표면에서의 경사도 측정에서 오류가 지속적으로 발생할 것이므로, 해당 차량(V)과 기준좌표발신기(30)는 매우 인접한 거리에서 유효한 통신이 이루어져야 하는 것이다.

그리고, 제어장치(170)는 경사감지기(130)와 고도계(160)와 주행거리확인장치(180)가 각각 확인한 정보를 조합해서 해당 지표면의 굴곡 상태(경사도)를 연산해서 이를 도화하는 것으로서, 최종적으로 도 3과 같은 그래프 형태로 도 1의 지표면을 표현할 수 있을 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 경사감지기(130)는 차량(V)의 기울어진 각도(이하 '경사도')를 실시간 측정해서 감지신호로 제어장치(170)에 전송하고, 주행거리확인장치(180)는 차량(V)의 현재 주행거리를 실시간으로 확인해서 제어장치(170)에 전송한다.

그리고, 상기 제어장치(170)는 주행거리확인장치(180)가 전송하는 주행거리를 실시간으로 도시하되 경사감지기(130)가 전송한 경사도로 도시해서 도 3과 같은 그래프를 완성한다.

이때, 경사감지기(130)가 전송한 경사도에 변화가 있음에도 불구하고 고도계(160)에서 전송한 고도 정보에 변화가 없다면 지표면에 형성된 인공구조물에 의한 일시적인 경사도 변화이므로, 제어장치(170)는 경사도 방향을 변경하지 않고 전술한 도시를 속행할 수 있을 것이다.

결국, 제어장치(170)는 거리(D) 대비 높이(H)에 대한 지표면의 굴곡을 정밀하게 도시할 수 있고, 이를 수치지도에 정확하게 반영해서 사용자에게 효용성 높은 정보를 제공할 수 있게 된다.

한편, 제어장치(170)는 기준좌표발신기(30)로부터 기준신호를 수신하면, 경사감지기(130)로부터 수신한 감지신호의 경사도를 확인해서 0도인지 여부를 확인하고, 그렇지 않은 경우 경사감지기(130)의 브레이크(134)를 해제할 수 있도록 이상신호를 입출력장치(150)를 통해 출력한다. 물론, 작업자는 입출력장치(150)를 통해 출력되는 이상신호를 확인하면 브레이크(134)를 해제해서 경사도가 0도인 해당 위치에서 경사감지기(130)의 초기화를 재설정할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 경사감지기의 모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 경사감지기를 분해 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 경사감지기의 동작 모습을 보인 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 경사감지기(130)는 차량(V)에 설치되어서 차량(V)이 통행하는 지표면의 경사도를 감지하는 것으로서, 차량(V)의 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)를 매개로 서포터(131)에 회동가능하게 고정되는 회동자(133)와, 축대(132)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크(134)를 포함한다.

이때, 상기 서포터(131)는 원형 바(bar) 형상의 축대(132)를 회전가능하게 고정하면서 상기 차체에 고정될 수 있는 구조라면 도시한 형상에 한정하는 것은 아니며, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다.

그리고, 상기 축대(132)는 전술한 바와 같이 원형 바 형상을 이루고 서포터(131)에 회전가능하게 고정된다.

이러한 축대(132)는 서포터(131)와의 원활한 회전을 위해서 베어링(미도시함)이 구성될 수도 있고, 둘레면에 마찰을 낮추는 부재가 도포되어서 서포터(131)와의 마찰을 최소화시킬 수도 있을 것이다.

또한, 상기 회동자(133)는 호 형상의 중공을 갖는 하우징(133a)과, 하우징(133a)을 축대(132)에 고정하기 위한 고리(133b)와, 상기 중공의 바닥면을 따라 배치되는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 상기 중공의 천장면을 따라 배치되면서 롤러(133d)의 이동과 회전을 원활히 하는 활차(133e)를 포함한다.

이때, 상기 하우징(133a)은 호 형상의 중공을 가지며, 롤러(133d)가 이동할 수 있도록 일정한 폭으로 형성된다.

여기서, 원기둥 형상의 롤러(133d)는 상기 중공을 따라 회전하면서 이동하는데, 이는 하우징(133a)이 차량(V)의 기울어짐을 따라 기울어지면서 중공의 최저점에 변화를 일으키고, 중력에 영향을 받는 롤러(133d)는 상기 최저점을 향해 상기 중공의 길이방향을 따라 이동하기 때문이다.

그리고, 상기 고리(133b)는 하우징(133a)을 축대(132)에 고정하는 것으로서, 서포터(131)를 기준으로 회전하는 축대(132)를 따라 하우징(133a)이 회전할 수 있도록 한다.

참고로, 하우징(133a)과 축대(132)는 고리(133b)를 매개로 한 고정 방식에 한정하지 않으며, 축대(132)와 하우징(133a)을 일체로 형성시키는 방식, 볼팅 또는 핀 등과 같은 별도의 체결수단을 매개로 고정하는 방식 등의 다양한 방식이 적용될 수 있을 것이다.

또한, 상기 압력센서(133c)는 상기 중공의 바닥면을 따라 다수 개가 일렬로 배치되어서, 롤러(133d)의 하중을 감지하고, 해당 감지신호를 자신의 ID와 함께 제어장치(170)로 전송한다.

이러한 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 현재 위치를 확인해서 제어장치(170)가 하우징(133a)의 현재 자세를 추적할 수 있도록 하고, 더 나아가 회동자(133)의 자세 및 차량(V)의 자세를 추적해서, 차량(V)이 위치한 지표면의 경사도를 추적할 수 있도록 한다.

이를 위해 상기 압력센서(133c)는 상기 바닥면을 따라 일정한 각도 또는 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하고, 세밀한 측정을 위해 다수 개가 촘촘하게 배치되는 것이 바람직할 것이다.

참고로, 상기 압력센서(133c)가 1도 간격으로 일렬배치되었다면, 압력센서(133c)로부터 순차적으로 감지신호를 수신한 제어장치(170)는 회동자(133)가 현재 1도씩 기울어지고 있음을 인식할 수 있을 것이고, 이를 통해 차량(V)의 정확한 경사도를 추적할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 롤러(133d)는 상기 중공의 폭에 상응하는 직경을 갖는 원기둥 형상을 이루면서 상기 중공에 회전가능하게 고정되는 것으로서, 압력센서(133c)에 지속적인 하중을 가할 수 있는 충분한 중량을 갖는 재질로 된다.

따라서, 롤러(133d)는 하우징(133a)의 기울어짐을 따라 상기 중공의 최저점을 향해 굴러 이동하고, 해당 최저점에 위치한 압력센서(133c)에 하중을 가해서 해당 압력센서(133c)가 이를 감지할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 활차(133e)는 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 회전가능하게 배치되어서, 상기 중공을 따라 이동하는 롤러(133d)가 상기 천장면과의 마찰 없이 원활히 회전해 이동할 수 있도록 하는 동시에 롤러(133d)가 상기 중공을 따라 이동하는 동안 압력센서(133c)에 정확히 밀착해 가압할 수 있도록 압력을 가한다.

이때, 서로 이웃하는 활차(133e)는 상호 간의 간섭을 방지하기 위해 이격하게 배치된다.

계속해서, 본 발명에 따른 활차(133e)는 롤러(133d)와의 밀착이 효율적으로 이루어지도록 하기 위해서 회전축(a; 도 8 참고)을 매개로 하우징(133a)의 상기 천장면에 상하로 이동가능하게 고정된다.

따라서, 롤러(133d)와 직접 접하는 활차(133e)는 도 7에 도시한 바와 같이 하우징(133a)의 자세에 상관없이 상방으로 이동하고, 그 이외의 활차(133e)는 자중에 의해 하방으로 이동해 최저점에 위치한다.

그리고, 상기 브레이크(134)는 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)에 의해 조작된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 서포터(131)는 차량(V)의 현재 자세에 따라 그 경사도에 변화가 있는 반면, 회동자(133)는 서포터(131)에 회전가능하게 고정된 축대(132)에 의해 항시 수평 자세를 유지한다.

즉, 회동자(133)는 자중에 의해 서포터(131)의 경사도에 상관없이 항시 중력방향으로 그 위치가 고정되는 것이다.

그러나, 측지측량 작업을 위해 차량(V)의 주행이 시작되면, 회동자(133) 또한 서포터(131)의 경사도 변화를 따라 기울어져야 한다.

이를 위해, 측량 준비 중에는 브레이크(134)가 해제되어 회동자(133)가 서포터(131)로부터 독립돼 원활히 회전할 수 있고, 측량 준비가 완료되고 시작을 위한 고정신호가 입출력장치(150)로부터 입력되면 브레이크(134)는 축대(132)를 고정해서 회동자(133)가 서포터(131)에 구속되도록 한다.

본 발명에 따른 브레이크(134)는 축대(132)의 회전을 저지할 수 있는 구조라면 다양한 수단이 적용될 수 있을 것이나, 본 발명에 따른 실시 예에서는 축대(132)의 둘레면에 밀착되어서 축대(132)의 회전을 따라 회전하는 마찰계수가 큰 재질의 패드(134b)와, 패드(134b)를 회전가능하게 고정하면서 서포터(131)에 설치되고 상기 고정신호 수신시 패드(134b)가 회전하지 못하도록 잡는 그립퍼(134a)로 구성된다.

결국, 도 7의 (a)와 같이 롤러(133d)의 초기 위치가 잡힌 상태에서 현장 측량이 시작되고, 차량(V)이 도 7의 (b)와 같이 지표면의 각도가 'θ'로 경사진 도로를 통과할 경우 회동자(133) 또한 'θ' 만큼 기울어지면서 롤러(133d)가 자중에 의해 이동할 수 있도록 될 것이다.

물론, 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 이동에 따른 압력을 감지하고, 이렇게 감지된 감지신호는 제어장치(170)로 실시간 전송된다.

한편, 차량(V)이 처음 출발하는 위치의 지표면 경사도가 수평한 0도가 아닐 수 있다.

그런데, 회동자(133)는 지표면의 경사도와는 상관없이 수평상태로부터 시작하므로, 작업자는 상기 출발 위치의 초기 경사도를 우선 측정해서 제어장치(170)에 입력하고, 제어장치(170)는 압력센서(133c)로부터 전송되는 감지신호를 상기 초기 경사도를 기준으로 보정해 처리한다.

이상 설명한 바와 같이 차량(V)은 지표면의 경사도를 따라 기울어지면서 회동자(133) 또한 기울어지므로, 롤러(133d)는 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 순차 가압하게 되고, 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 압력을 감지해 해당 감지신호를 자신의 ID와 함께 제어장치(170)로 전송해서 제어장치(170)가 차량(V)의 기울어짐 여부와 그 경사도를 정확히 연산, 추적할 수 있도록 한다.

물론, 전술한 바와 같이 제어장치(170)는 주행거리확인장치(180)가 확인하는 차량(V)의 주행거리를 수신해서 도 3에 도시한 바와 같은 그래프를 도시하고, 이를 통해 차량(V)이 주행한 지표면의 굴곡 상태를 도시할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 경사감지기의 다른 동작 모습을 보인 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 지표면의 굴곡 측량 방식은 주행중인 차량(V)을 통해 이루어지므로, 차량(V)이 정차와 주행을 반복하는 과정에서 롤러(133d)에 관성이 작용할 수 있고, 이를 통해 지표면의 굴곡 상태와는 상관없이 롤러(133d)는 하우징(133a)의 중공을 따라 이동할 수 있다.

물론, 롤러(133d)의 이러한 이동은 압력센서(133c)를 가압하게 되고, 압력센서(133c)는 이를 감지해 제어장치(170)로 전송하므로, 제어장치(170)는 해당 지표면에 대해 잘못된 정보를 수집할 수 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 활차(133e)를 회전가능하게 고정하는 회전축(a)은 하우징(133a)에 형성된 이동홈(b)으로 이동가능하게 삽입되고, 상기 중공에 인접한 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출된 걸림홈(c)이 형성된다.

결국, 회전축(a)은 이동홈(b)을 따라 이동하면서 활차(133e)가 상기 중공으로 인입출되도록 하고, 롤러(133d)에 의해 측력을 받을 경우 회전축(a)이 걸림홈(c)으로 유입되면서 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 활차(133e)가 상기 중공으로 돌출된 상태를 유지하도록 한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 이동홈(b)은 호 형상을 한 상기 중공에서 상기 호의 원 지름 방향을 따라 길게 형성된다.

이때, 이동홈(b)에 이동가능하게 고정된 회전축(a)이 상기 중공으로부터 가장 이격되면서 활차(133e)가 상기 중공에 인입되더라도 롤러(133d)와의 긴밀한 맞물림 상태가 유지되도록 한다.

물론, 그 반대로 회전축(a)이 상기 중공에 가장 근접되면서 활차(133e)가 상기 중공에 인출되면 롤러(133d)는 인출된 활차(133e)에 걸려서 그 이동이 방해될 것이다.

계속해서, 상기 중공과 근접한 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출된 걸림홈(c)이 형성된다. 전술한 바와 같이, 롤러(133d)와 접하고 있는 활차(133e)를 제외한 남은 활차는 자중에 의해 하방으로 이동해서 상기 중공에 돌출되고, 결국 해당 활차의 회전축(a)은 해당 이동홈(b)의 하단에 위치한다.

그런데, 차량(V)이 정차 또는 출발하면서 관성을 받은 롤러(133d)가 중공을 따라 이동하면, 상기 활차는 롤러(133d)에 의해 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 측력을 받게 되고, 측력을 받은 상기 활차의 회전축(a)은 걸림홈(c)으로 유입된다.

이 상태에서 롤러(133d)의 이동이 지속되면, 롤러(133d)의 회전은 상기 활차에 전달되고, 상기 활차는 그 회전에 맞물려 회전하면서 걸림홈(c)으로 더욱 파고들어 롤러(133d)의 이동을 저지한다.

결국, 롤러(133d)는 관성에 의한 이동을 저지받고 현위치를 벗어나지 못하며, 제어장치(170)는 항상 일정한 감지신호를 수신할 수 있다.

한편, 하우징(133a)의 기울어짐에 의한 정상적인 롤러(133d) 이동의 경우, 롤러(133d)는 활차(133e)를 직하방에서 밀어올리고, 활차(133e)의 회전축(a)은 걸림홈(c)의 측면을 따라 이동홈(b)으로 이동해 상방 이동하면서, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 롤러(133d)는 간섭 없는 원활한 이동을 하게 된다.

이에 더하여, 축대(132)에 비해 현저히 작은 크기를 갖는 패드(134b)는 축대(132)의 외주면에 구름접촉된 상태에서 브레이킹 기능을 수행하기 때문에 슬립(Slip)의 문제가 야기된다.

이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 도 9와 같은 브레이크 시스템을 상기 패드(134b)를 이용한 브레이크와 병행설치하여 2중 브레이킹이 가능토록 함으로써 측량 불량의 원인을 완전히 봉쇄하도록 구성된다.

이를 위한 브레이크 시스템은 도 9에 도시한 바와 같이, 축대(132)의 내부 양측, 더 정확하게는 상기 서포터(131)와 접촉하는 면, 그 중에서도 만약 베어링이나 혹은 미끄럼방지수단이 축대(132)의 외주면에 구비되어 있다면 이들 수단을 벗어난 지점, 즉 이들 수단을 비껴 간섭되지 않게 원통형상의 공기챔버(300)가 형성된다.

때문에, 이러한 구조를 갖추기 위해서는 상기 축대(132)는 내부가 빈 원통형상으로 형성되어야 한다.

그리고, 상기 공기챔버(300)는 둘레방향을 따라 간격을 둔 다수의 고정대(302)가 축대(132)의 내주면에 고정됨으로써 축대(132)의 원중심에 배치될 수 있는데, 이때 고정대(302)는 용접 고정되는 방식이 가장 바람직하며, 그 외에도 공지의 다양한 방식으로 고정되어도 무방하다.

또한, 상기 공기챔버(300)의 중심에는 공압실린더(400)가 연결되어 외부에서 공기를 공급하거나 빼낼 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 공압실린더(400)의 단부에는 회전하면서 공기 공급과 배출을 원활하게 할 수 있도록 로터리죠인트형 연결챔버(410)가 충분히 씰링된 상태로 회전가능하게 접속되며, 상기 로터러죠인트형 연결챔버(410)에는 공압공급 및 배출을 위한 호스(420)가 연결된다.

아울러, 상기 공기챔버(300)는 원반과 같이 비교적 납작하면서 원통형상의 밀폐된 부재이며, 둘레방향으로는 90°간격을 두고 4개의 돌출관(310)이 연통되게 일체로 형성된다.

그리고, 상기 돌출관(310)의 상단에는 돌출캡(320)이 나사결합되는데, 이는 후술되는 피스톤(350) 설치를 위해 상기 돌출관(310)의 선단이 개폐가능한 구조여야 하기 때문이다.

또한, 상기 돌출관(310)에는 상기 돌출캡(320)의 중심을 관통하여 하부로드(330)가 끼워지고, 상기 하부로드(330)의 하단에는 상기 돌출관(310) 내부에 위치하는 피스톤(350)이 나사체결방식으로 고정되며, 상기 돌출캡(320)을 관통한 부분에는 하부로드(330) 외주면과의 씰링을 위해 오링(340)이 고정된다.

즉, 상기 오링(340)은 상기 돌출캡(320)의 관통공(도면번호 생략) 상에 끼워지는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 하부로드(330)의 상단에는 분리가능한 상부로드(360)가 나사체결되고, 상기 상부로드(360)의 상단에는 브레이크패드(370)가 고정된다.

아울러, 상기 축대(132)의 외주면에는 상기 브레이크패드(370)가 출몰될 수 있도록 출몰구멍(132')이 형성된다.

이에 따라, 축대(132) 정지신호가 송신되면 브레이크(134)가 가동됨과 동시에 공압실린더(400)를 통해 공압이 공급되고, 공급된 공압은 공기챔버(300)에서 방사상으로 퍼지면서 피스톤(350)을 밀어 올리게 된다.

그러면, 피스톤(350)이 밀려 올라가면서 하부로드(330) 및 상부로드(360)가 밀려 올라가고, 동시에 상부로드(360)의 상단에 고정된 브레이크패드(370)가 출몰구멍(132')을 관통하여 방사상으로 확장되면서 서포터(131)의 내주면과 마찰접촉하게 되므로 즉시 정지가 가능하게 된다.

다시 말해, 본 발명은 브레이크 기능을 이중화시켜 즉시 멈춤이 가능하도록 구성된 것이다.

때문에, 그 만큼 측량오차를 줄일 수 있고, 정확한 측량이 가능하게 된다.

반대로, 공압을 빼게 되면 공기챔버(300)와 돌출관(310) 내부는 긴밀하게 씰링되어 있으므로 음압에 의해 피스톤(350)이 빨려 내려오면서 원래 위치로 복귀되게 된다.

10; 인공위성 20; 주행장치 100; 정보수집기
110; GPS수신기 120; 카메라 130; 경사감지기
140; 저장장치 150; 입출력장치 160; 고도계
170; 제어장치 180; 주행거리확인장치

Claims (1)

1. 인공위성(10)과의 통신을 통해 차량(V)이 위치한 GPS좌표를 확인하는 GPS수신기(110); 차량(V) 주변을 촬영해 실사이미지를 수집하는 카메라(120); 차량(V) 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)에 고정되어 서포터(131)에 회동하도록 된 회동자(133)와, 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)의 고정신호에 따라 축대(132)의 회전을 정지시키는 브레이크(134)를 갖추되, 회동자(133)는, 호 형상의 중공을 가지며 축대(132)에 고정되고 상기 중공의 천장면에서 상기 호의 원 지름 방향으로 형성된 이동홈(b)이 상기 중공을 따라 다수 형성되며 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출되도록 형성된 걸림홈(c)을 구비한 하우징(133a)과, 상기 중공의 바닥면을 따라 일렬로 배치되어 압력감지시 감지신호와 ID를 제어장치(170)로 전송하는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 롤러(133d)를 가압하도록 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 배치되되 이동홈(b) 또는 걸림홈(c)에 회전가능하게 삽입되어 외력을 받아 이동하는 회전축(a)을 매개로 하우징(133a)에 고정되는 다수의 활차(133e)로 된 경사감지기(130); 차량(V)의 현재 이동거리를 확인하는 주행거리확인장치(180); 구동신호를 발신하는 신호발신기(190); 주행거리확인장치(180)에서 확인한 차량(V)의 이동거리에 맞춰 그래프를 도시하되, 압력센서(133c)의 감지신호와 ID 수신시 변화된 경사도를 연산해서 그래프의 각도를 변경해 도시하고, 기준신호 수신시 경사감지기(130)의 감지신호를 확인해서 해당 지표면의 경사도가 0도인지 여부를 확인하며, 경사도가 0도가 아닌 경우 입출력장치(150)를 통해 이상신호를 출력하도록 하는 제어장치(170); 브레이크(134)의 제어를 위한 고정신호를 전송하고, 정보수집기(100)의 동작을 위한 조작신호가 입력되며, 상기 실사이미지 또는 도시된 상기 그래프와 이상신호를 출력시키는 입출력장치(150); 상기 실사이미지와 그래프를 상기 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140);가 구성된 정보수집기(100), 및 경사도가 0도인 지표면에 설치되고, 수신한 상기 구동신호에 대응해서 기준신호를 발신하는 기준좌표발신기(30)를 포함하고;
   상기 축대(132)는 내부가 빈 원통형상으로 형성되며, 상기 축대(132)가 상기 서포터(131)와 접촉하는 내부 양측에는 원통형상의 공기챔버(300)가 형성되고, 상기 공기챔버(300)는 둘레방향을 따라 간격을 둔 다수의 고정대(302)를 통해 축대(132)의 내주면에 고정되며, 상기 공기챔버(300)의 중심에는 공압실린더(400)가 연결되어 외부에서 공기를 공급하거나 빼낼 수 있도록 구성되고, 상기 공압실린더(400)의 단부에는 회전하면서 공기 공급과 배출을 가능하게 하는 로터리죠인트형 연결챔버(410)가 회전가능하게 접속되며, 상기 로터리죠인트형 연결챔버(410)에는 공압공급 및 배출을 위한 호스(420)가 연결되고, 상기 공기챔버(300)의 둘레방향으로는 90°간격을 두고 4개의 돌출관(310)이 연통되게 일체로 형성되며, 상기 돌출관(310)의 상단에는 돌출캡(320)이 나사결합되고, 상기 돌출관(310)에는 상기 돌출캡(320)의 중심을 관통하여 하부로드(330)가 끼워지며, 상기 하부로드(330)의 하단에는 상기 돌출관(310) 내부에 위치하는 피스톤(350)이 나사체결방식으로 고정되고, 상기 돌출캡(320)을 관통한 부분에는 하부로드(330) 외주면과의 씰링을 위해 오링(340)이 고정되며, 상기 하부로드(330)의 상단에는 분리가능한 상부로드(360)가 나사체결되고, 상기 상부로드(360)의 상단에는 브레이크패드(370)가 고정되며, 상기 축대(132)의 외주면에는 상기 브레이크패드(370)가 출몰될 수 있도록 출몰구멍(132')이 형성된 것을 특징으로 하는 GPS 좌표를 기반으로 한 지형지물의 측지 및 측량 확인시스템.
   

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