KR101610778B1 - 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일링 장치 - Google Patents

하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일링 장치 Download PDF

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Abstract

레이저를 발진하고, 반사되는 레이저를 수신하여 거리 데이터를 생성하는 레이저 장치, 상기 레이저 장치를 적어도 x축 방향 및 z축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 레이저 탑재부, 상기 레이저 장치 및 상기 레이저 탑재부의 동작을 제어하고, 상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 프로파일을 작성하는 제어부를 포함하는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.

Description

하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일링 장치{LASER PROFILING APARATUS FOR MESURING RIVER BED AND TOPOGRAPHY}
본 발명은 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일링 장치에 관한 것이다.
하상의 모양을 측정하여 하상 지도를 제작하거나, 하상의 변화를 연구하기 위하여 하상의 단면을 정확히 측정할 수 있는 프로파일링 장치가 사용되고 있다.
이러한 프로파일링 장치 중에는 레이저를 이용하여 하상을 스캔하여 프로파일을 작성하는 장치가 있다. 레이저 프로파일링 장치는 레이저를 발사하여 반사되는 레이저를 수신하여 그 상태나 시간의 변화를 측정하여 각 위치의 깊이를 측정하고, 측정된 깊이를 지도화하는 장치이다.
그런데 종래의 레이저 프로파일링 장치는 레이저 측정부의 높이를 고정시키고, 수평면 위에서 1차원적인 이동(좌우 이동)만을 하면서 프로파일을 작성한다. 따라서 사용되는 레이저의 해상도에 따라 측정 가능한 깊이가 제한되고, 장치를 지속적으로 이동 설치해야 하는 어려움이 있다.
한 실시예에 따른 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치는 레이저를 발진하고, 반사되는 레이저를 수신하여 거리 데이터를 생성하는 레이저 장치, 상기 레이저 장치를 적어도 x축 방향 및 z축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 레이저 탑재부, 상기 레이저 장치 및 상기 레이저 탑재부의 동작을 제어하고, 상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 프로파일을 작성하는 제어부를 포함한다.
상기 레이저 탑재부는 상기 레이저 프로파일러 장치를 y축 방향으로 이동시키는 바퀴를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 탑재부는 상기 x축 방향으로 배치되어 있는 제1축, 상기 제2축을 따라 상기 x축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있는 결합 부재, 상기 결합 부재를 통해 상기 제1축에 결합되어 있는 제2축, 상기 제2축의 일단에 상기 z축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있는 제3축을 포함하고, 상기 레이저 장치는 상기 제3축의 하단에 결합되어 있을 수 있다.
상기 제2축은 상기 y축 방향으로 이동 가능하게 상기 결합 부재에 설치되어 있을 수 있다.
상기 결합 부재, 상기 제2축, 상기 제3축의 이동은 기어, 벨트, 체인 중의 적어도 하나를 통하여 수행될 수 있다.
상기 결합 부재, 상기 제2축, 상기 제3축의 이동은 내기어 또는 웜기어를 통하여 수행될 수 있다.
상기 바퀴는 상기 제1축의 양단에 각각 2개씩 설치되어 있을 수 있다.
상기 제어부는 사용자 인터페이스, 상기 레이저 프로파일링 장치 전반을 제어하고, 연산을 수행하는 연산부, 상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 상기 프로파일을 작성하는 프로파일 작성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 레이저 프로파일링 장치의 측정 거리 한계를 확장할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치는 이동 설치가 용이하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 측면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치의 측면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 프로파일링 장치는 레이저 탑재부(100)와 제어부(200)를 포함한다.
레이저 탑재부(100)는 레이저를 발사하는 레이저 송출부와 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부를 포함하며, 레이저 발진부와 레이저 수신부를 포함하는 레이저 장치를 이동시키는 이동 수단을 포함한다.
제어부(200)는 레이저 프로파일링 장치의 전반을 제어하고 필요한 연산을 수행하는 연산부(210), 레이저 탑재부(100)로부터 측정된 데이터를 수신하여 하상 또는 지형 프로파일을 작성하는 프로파일 작성부(220), 레이저 탑재부(100)로 제어 신호를 송신하고, 레이저 탑재부로부터 측정된 데이터를 수신하는 신호 송수신부(230), 사용자가 필요한 명령을 입력할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스(240)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 레이저 탑재부(100)는 제1축(110), 제2축(130) 및 제3축(140)을 포함한다. 또, 레이저 탑재부(100)는 제2축(130)을 제1축(110) 위에 제1축(110)을 따라 이동할 수 있도록 결합하는 결합 부재(120), 제1축(110)의 양단에 설치되어 있는 지지대(111)와 연결되어 있는 4개의 바퀴(160), 제3축(140)에 상하로 이동 가능하게 결합되어 있는 레이저 장치(150)를 포함한다.
제2축(130)은 결합 부재(120)를 통해 제1축(110)과 직교하는 방향으로 배치되어 있고, 결합 부재(120)에 의하여 지지되는 상태에서 제2축(130) 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
제3축(140)은 제2축(130)의 한쪽 끝부분에 제1축(110) 및 제2축(130) 각각과 직교하는 방향으로 배치되어 있고, 제2축(130)에 의하여 지지되는 상태에서 제3축(140) 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
레이저 장치(150)는 제3축(140)의 하단에 설치되어 있고, 레이저를 발진하고 반사되는 레이저를 수신하여 거리 데이터를 생성한다.
제1축(120)은 지지대(111)를 통해 4개의 바퀴(160)에 결합되어 있다. 따라서 바퀴(160)의 굴림을 통해 레이저 탑재부(100) 전체를 이동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 바퀴(160)가 제1축(120)의 양측에 각각 2개씩 배치되어 있으나, 바퀴(160)의 수는 제1축(120)의 양측에 각각 3개 이상씩 배치될 수 있다. 바퀴(160)를 이동시키는 동력원으로 모터(도시하지 않음)가 사용될 수도 있고, 인력에 의하여 이동될 수도 있다.
결합 부재(120)가 제1축(110)을 따라 이동하고, 제2축(130)이 결합 부재(120)를 통해 그 축방향으로 이동하며, 제3축(140)이 제2축(130)을 통해 그 축방향으로 이동할 수 있도록 하기 위한 수단으로 내기어나 웜기어 등의 기어, 벨트나 체인 등이 사용될 수 있다. 이들 결합 부재(120), 제2축(130) 및 제3축(140)의 이동은 제어부(200)의 제어를 통하여 자동 또는 수동으로 수행될 수 있다. 또한 바퀴(160)의 굴림도 제어부(200)의 제어를 통해 자동 또는 수동으로 수행될 수 있다.
결합 부재(120), 제2축(130) 및 제3축(140)의 이동을 자동으로 수행하는 예를 설명한다.
사용자가 제어부(200)의 인터페이스(240)를 통해 프로파일을 작성할 영역을 지정하고 동작을 명령하면, 연산부(210)가 필요한 제어 신호를 신호 송수신부(230)를 통해 레이저 탑재부(100)에 전달한다. 레이저 탑재부(100)는 제어 신호에 따라 레이저 장치(150)를 가동하고, 결합 부재(120)를 가동하여 레이저 장치(150)를 제1축(110)을 따라 좌에서 우 또는 우에서 좌로 이동(이후 "x축 방향 이동"이라 한다)시키면서 깊이를 측정하여 그 데이터를 신호 송수신부(230)를 통해 프로파일 작성부(220)에 전달하여 하상 또는 지형의 프로파일을 작성하도록 한다. 결합 부재(120)가 x축 방향 이동 범위를 완주하면, 제2축(130)을 가동하여 레이저 장치(150)를 앞 또는 뒤로 일정 거리 이동(이후 "y축 방향 이동"이라 한다)시키고, 다시 레이저 장치(150)와 결합 부재(120)를 가동하여 레이저 장치(150)를 x축 방향으로 이동시키면서 깊이를 측정한다. 이러한 측정 과정에서 레이저 장치(150)의 해상도로는 측정할 수 없는 깊이가 나타나는 경우, 제3축(140)이 자동으로 아래로 이동(이후 "z축 방향 이동"이라 한다)되고, 이동된 거리를 감안하여 깊이를 산출한다. 또한 바퀴(160)의 굴림도 설정된 내용에 따라 자동으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 결합 부재(120)와 제2축(130)을 각각 이동 가능하도록 설치함으로써, 레이저 프로파일링 장치의 위치를 고정한 상태에서도 앞뒤로 소정 폭을 가지는 면적에 대하여 프로파일을 작성할 수 있다. 또한 제3축(140)을 상하로 이동할 수 있으므로 레이저의 해상도 등으로 인한 측정 깊이의 한계를 확장할 수 있다. 이와 함께, 바퀴(160)를 이용하여 레이저 프로파일링 장치의 위치를 쉽게 이동시킬 수 있으므로 넓은 면적에 대한 프로파일 작성을 용이하게 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 레이저 탑재부 200: 제어부
110: 제1축 120: 결합 부재
130: 제2축 140: 제3축
150: 레이저 장치 160: 바퀴
210: 연산부 220: 프로파일 작성부
230: 신호 송수신부 240: 사용자 인터페이스

Claims (13)

  1. 레이저를 발진하고, 반사되는 레이저를 수신하여 거리 데이터를 생성하는 레이저 장치,
    상기 레이저 장치를 적어도 x축 방향 및 z축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 레이저 탑재부,
    상기 레이저 장치 및 상기 레이저 탑재부의 동작을 제어하고, 상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 프로파일을 작성하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 레이저 탑재부는 상기 레이저 프로파일러 장치를 y축 방향으로 이동시키는 바퀴를 더 포함하며,
    상기 레이저 탑재부는
    상기 x축 방향으로 배치되어 있는 제1축,
    상기 제1축을 따라 상기 x축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있는 결합 부재,
    상기 결합 부재를 통해 상기 제1축에 결합되어 있는 제2축,
    상기 제2축의 일단에 상기 z축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있는 제3축
    을 포함하고, 상기 레이저 장치는 상기 제3축의 하단에 결합되어 있고,
    상기 제2축은 상기 y축 방향으로 이동 가능하게 상기 결합 부재에 설치되어 있는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 결합 부재, 상기 제2축, 상기 제3축의 이동은 기어, 벨트, 체인 중의 적어도 하나를 통하여 수행되는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 결합 부재, 상기 제2축, 상기 제3축의 이동은 내기어 또는 웜기어를 통하여 수행되는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 바퀴는 상기 제1축의 양단에 각각 2개씩 설치되어 있는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제어부는
    사용자 인터페이스,
    상기 레이저 프로파일링 장치 전반을 제어하고, 연산을 수행하는 연산부,
    상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 상기 프로파일을 작성하는 프로파일 작성부
    를 포함하는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에서,
    상기 제어부는
    사용자 인터페이스,
    상기 레이저 프로파일링 장치 전반을 제어하고, 연산을 수행하는 연산부,
    상기 레이저 장치가 생성한 거리 데이터를 수신하여 상기 프로파일을 작성하는 프로파일 작성부
    를 포함하는 하상 및 지형 변화 측정용 레이저 프로파일러 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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