KR101682060B1 - 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법에 관한 것으로서, 스타프의 수직방향의 긴 이동거리 없이도 레벨 교정에 필요한 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있고, 이를 통해, 레벨을 교정하는데 필요한 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 교정기준점의 레벨본체에서 측정된 교정기준점과 스타프 간의 수평거리 및 표고차를 이용하여 레벨의 거리 측정오차와 표고차 측정오차를 교정하는 레벨 교정장치에 있어서, 스타프가 교정기준점에 대해 길이방향으로 수평하게 배치될 수 있도록, 스타프를 지지하는 제 1캐리지와; 제 1캐리지에 수평하게 지지된 스타프의 눈금 이미지를 수직하게 전환시킨 후, 교정기준점의 레벨본체에 반사시켜, 교정기준점과 스타프 간 수평거리와 표고차를 측정할 수 있게 하는 펜타미러와; 스타프를 교정기준점에 대해 거리별로 이동시키면서 교정기준점과 스타프 간 수평거리와 표고차가 거리별로 측정될 수 있도록, 제 1캐리지와 광학계를 교정기준점에 대해 수평 이동시키는 수평 이동수단을 구비한다.

Description

레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법{DIGITAL LEVEL CALIBRATOR AND CALIBRATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디지털 스타프의 수직방향의 긴 이동거리 없이도 디지털 레벨 교정에 필요한 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있고, 이를 통해, 레벨을 교정하는데 필요한 수직방향의 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있는 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법에 관한 것이다.
측량용 광학식 레벨기는, 기준지점과 측량지점간의 "표고차"와 "거리"를 측정하기 위한 것으로, 최근 들어, 디지털식이 많이 사용되고 있다.
디지털 레벨은, 측량지점에 수직하게 세워진 스타프(Staff)의 디지털 눈금을, 기준지점에 설치된 레벨본체의 이미지 센서로 촬상하고, 촬상된 이미지 데이터를 내장된 로직(Logic)으로 처리하여 기준지점과 측량지점간의 "표고차"와 "거리"를 측정한다.
한편, 이러한 디지털 레벨은, 내장된 각종 부품들의 물리적, 전기적 특성으로 인해, 시간의 경과에 따라 "측정오차"가 발생된다. 따라서, 이러한 "측정오차"를 해소하기 위해서 주기적으로 교정해줄 필요가 있다.
디지털 레벨의 교정은, 통상적으로 레벨 교정장치에 의해 시행된다.
레벨 교정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 교정기준점(A)으로부터 수평하게 설치되는 수평 리니어 스케일(Linear Scale)(1)과, 수평 리니어 스케일(1)에 대해 수평 이동가능한 수직 리니어 스케일(3)을 포함한다.
이러한 레벨 교정장치는, 교정기준점(A)에 레벨본체(5)를 설치하고, 수직 리니어 스케일(3)에 스타프(7)를 설치한 다음, 수직 리니어 스케일(3)을 교정기준점(A)에 대해 거리별로 수평이동시키고, 이를 통해, 스타프(7)를 교정기준점(A)에 대해 거리별로 수평이동시킨다.
그리고 이러한 거리별 수평이동을 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "수평이동거리"와, 레벨본체(5)에 측정된 "거리"를 비교하여, 이들 간에 발생된 "거리 측정값 오차"를 교정한다.
또한, 스타프(7)를 수직 리니어 스케일(3)에 대해 높이별로 수직 이동시킴으로써, 스타프(7)를 교정기준점(A)에 대해 높이별로 수직이동시키고, 이러한 높이별 수직이동을 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "수직거리"와, 레벨본체(5)에 측정된 "표고차"를 비교하여, 이들 간에 발생된 "표고차 측정값 오차"를 교정한다.
그런데, 이러한 종래의 레벨 교정장치는, 디지털 레벨을 교정하기 위해서, 교정기준점(A)으로부터 스타프(7)를 수평 및 수직 이동시키되, 이러한 수평 및 수직 이동을 거리별 및 높이별로 모두 시행해야 하므로, 수평 리니어 스케일(1)의 길이가 매우 길고, 수직 리니어 스케일(3)의 키높이가 매우 높아야 한다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에, 길고 높은 수평 리니어 스케일(1)과 수직 리니어 스케일(3)을 설치하기 위해서 크고 넓은 공간이 필요하다는 문제점이 있으며, 그 결과, 레벨 교정장치의 설치 시에, 많은 비용이 소요된다는 결점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 긴 이동거리 없이도, 교정기준점에 대한 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있는 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 수직방향의 긴 이동거리 없이도, 교정기준점에 대한 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있도록 구성함으로써, 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 위한 구조를 짧게 구성할 수 있는 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 위한 구조를 짧게 구성할 수 있도록 구성함으로써, 작은 교정 공간으로도 디지털 레벨을 교정할 수 있고, 이를 통해, 비용절감의 효과를 기대할 수 있는 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레벨 교정장치는, 교정기준점의 레벨본체에서 측정된 상기 교정기준점과 스타프 간의 수평거리 및 표고차를 이용하여 레벨의 거리 측정오차와 표고차 측정오차를 교정하는 레벨 교정장치에 있어서, 상기 스타프가 교정기준점에 대해 길이방향으로 수평하게 배치될 수 있도록, 상기 스타프를 지지하는 제 1캐리지와; 상기 제 1캐리지에 수평하게 지지된 상기 스타프의 눈금 이미지를 수직하게 전환시킨 후, 상기 교정기준점에 설치된 레벨본체에 반사시켜, 상기 교정기준점과 스타프 간 수평거리와 표고차를 측정할 수 있게 하는 펜타미러와; 상기 스타프를 상기 교정기준점에 대해 거리별로 이동시키면서 상기 교정기준점과 스타프 간 수평거리와 표고차가 거리별로 측정될 수 있도록, 상기 제 1캐리지와 펜타미러를 상기 교정기준점에 대해 수평이동시키는 수평이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직하게는, 상기 수평이동수단은, 상기 펜타미러가 상기 스타프에 대해 길이방향으로 운동하면서 상기 스타프의 높이별 눈금 이미지를 상기 레벨본체에 반사시켜, 상기 교정기준점과 스타프 간 표고차를 상기 스타프의 높이별로 측정할 수 있도록, 상기 펜타미러를 상기 제 1캐리지에 대해 상대운동시키는 구조인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수평이동수단은, 상기 교정기준점으로부터 수평하게 연장 설치되며, 상기 교정기준점에 대한 상기 제 1캐리지의 수평운동을 가이드 하여, 상기 스타프를 상기 교정기준점에 대해 수평이동시키는 가이드 레일과; 상기 펜타미러가 상기 제 1캐리지와 동시에 상기 교정기준점에 대해 수평운동하거나 또는 상기 제 1캐리지에 대해 상대운동할 수 있도록, 상기 펜타미러를 지지한 상태에서 상기 가이드 레일을 따라 이동가능한 제 2캐리지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 펜타미러는, 상기 제 1캐리지에 대응되게 설치되며, 상기 제 1캐리지에 지지된 상기 스타프의 눈금 이미지를 비추어 결상하는 제 1반사경과; 상기 제 1반사경에 대해 특정각도로 설치되며, 상기 제 1반사경에 결상된 상기 스타프의 눈금 이미지를 수직하게 전환시켜 상기 교정기준점의 레벨본체로 반사시키는 제 2반사경을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 레벨 교정방법은, 교정기준점의 레벨본체에서 측정된 상기 교정기준점과 스타프 간의 수평거리 및 표고차를 이용하여 레벨의 거리 측정오차와 표고차 측정오차를 교정하는 레벨 교정방법에 있어서, a) 상기 스타프를 교정기준점에 대해 길이방향으로 수평하게 배치시키는 단계와; b) 수평하게 배치된 상기 스타프의 눈금 이미지를 펜타미러로 수직하게 전환시킨 후, 상기 교정기준점의 레벨본체에 입사시키는 단계와; c) 입사된 상기 스타프의 눈금 이미지를 처리하여 상기 교정기준점과 스타프 간 수평거리와 표고차를 측정수단을 이용하여 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, d) 상기 스타프와 펜타미러를 상기 교정기준점에 대해 거리별로 이동시키면서 상기 교정기준점과 스타프간 수평거리를 거리별로 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 e) 상기 펜타미러를 상기 스타프에 대해 길이방향으로 상대운동시키면서 상기 교정기준점과 스타프간 표고차를 상기 스타프의 높이별로 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법에 의하면, 스타프를 수평하게 눕힌 상태에서, 수평한 스타프의 눈금인 바코드 이미지를 펜타미러로 수직하게 전환시킨 후, 이를 근거로 레벨을 교정하는 구조이므로, 레벨을 교정하는데 필요한 수직 공간을 대폭적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
특히, 교정기준점에 대한 스타프와 펜타미러의 거리 및, 스타프와 펜타미러 상호간의 거리를 조절하면, 스타프의 긴 이동거리 없이도, 교정기준점에 대한 스타프의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있으며, 이를 통해, 레벨을 교정하는데 필요한 수직 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레벨을 교정하는데 필요한 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있으므로, 설치 비용을 대폭적으로 절감할 수 있으며, 이를 통해, 원가 절감의 효과를 기대할 수 있고, 측정수단을 고정밀 정확한 장치를 이용하면 측정의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 레벨 교정장치를 나타내는 도면,
도 2a는 본 발명에 따른 레벨 교정장치의 구성을 나타내는 측면도,
도 2b는 본 발명에 따른 2대의 간섭계를 이용한 레벨 교정 장치의 구성을 나타내는 측면도로서, 제 1캐리지와 제 2캐리지의 이동량을 각각의 간섭계로 측정 할 수 있다. 제 1캐리지 이동으로 레벨은 거리 측정값은 변하지 않고 표고차 측정값만 캐리지 이동량 만큼 변화한다. 즉 표고차를 교정하는데 사용할 수가 있다. 제 2캐리지 이동으로 레벨은 거리 측정값과 표고차 측정값이 캐리지 이동량 만큼 변화한다. 즉 거리측정값과 표고차를 교정하는데 사용 할 수가 있다.
도 2c는 본 발명에 따른 1 대의 간섭계를 이용하여 레벨의 표고차와 스타프 바코드 길이 교정을 할 수 있는 레벨 교정 장치의 구성을 나타내는 측면도, 도 2c 는 도 2b의 2 가지 경우 중에, 제 2캐리지는 자석식크램프로 가이드 레일에 고정하고, 제 1캐리지 만 이동할 때의 경우를 기술한 도면,
도 2d는 본 발명에 따른 1 대의 간섭계를 이용하여 레벨의 거리측정값을 교정할 수 있는 레벨 교정 장치의 구성을 나타내는 측면도,
도 2d는 노브형 크램프를 이용하여 제 1캐리지와 제 2캐리지를 서로고정하고 동시에 2 캐리어를 이동할 때의 경우를 기술한 도면이다. 두 캐리어를 동시에 이동하고 이동 거리를 레벨로 측정하면 레벨은 표고차는 변하지 않고 레벨의 수평거리 측정값 만 변화하게 되므로 간섭계-2로 측정한 값과 비교함으로서 레벨의 수평거리 측정값을 교정할 수가 있다.
도 2e는 본 발명에 따른 1 대의 간섭계를 이용한 레벨 교정 장치의 구성을 나타내는 측면도,
도 2e는 자석식 크램프를 이용하여 제 1캐리지를 가이드 레일에 고정하고 제 2 캐리어를 이동할 때의 경우를 기술한 도이다. 제 2 캐리어를 이동하고 레벨로 측정하면 레벨은 표고차와 수평거리 값의 변화량을 동시에 측정하게 되고 간섭계-2로 측정한 값과 비교함으로서 레벨의 표고값과 수평거리 측정값을 동시에 간섭계의 측정과에 비교 교정할 수가 있다.
도 2f는 본 발명에 따른 1 대의 간섭계를 이용하여 2대의 간섭계를 이용한 특성에 과 같은 효과를 얻을 수 있는 측정방법에 관한 레벨 교정 장치의 구성을 나타내는 측면도,
도 2f는 도 2b 에서와 같이 2 대 간섭계를 1 개로 통합하여 두 캐리어 간의 상호 이동거리를 측정하는 방식으로서 2 광로가 비슷하므로 정밀한 거리측정값 및 표고차 측정이 가능하므로 정밀 교정에 사용이 가능하다.
도 3은 본 발명의 레벨 교정장치를 구성하는 제 1캐리지와 제 2캐리지 및 펜타미러를 확대하여 나타내는 측면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도로서, 본 발명의 레벨 교정장치를 구성하는 제 1캐리지와 제 2캐리지 및 펜타미러를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 레벨 교정장치의 작동예를 나타내는 작동도로서, 스타프와 펜타미러를 교정기준점에 대해 거리별로 이동시키면서 교정기준점과 스타프 간 수평거리를 거리별로 측정하는 모습을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 레벨 교정장치의 작동예를 나타내는 작동도로서, 펜타미러를 스타프에 대해 길이방향으로 상대운동시키면서 교정기준점과 스타프 간 표고차를 스타프의 높이별로 측정하는 모습을 나타내는 도면,
이때 스타프 표고의 기준 점은 스타프의 바닥 면이 되고 이 바닥면은 레벨의 이미지 평면에 그어진 + 선의 수즌 기준선과 일치시키는 점이 표고차 = 0 mm 가 된다. 이르 이용하여 표고차를 측정하여 교정을 할 수가 있다.
도 7은 본 발명에 따른 레벨 교정장치를 이용하여 레벨을 교정하는 방법을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 레벨 교정장치 및 이를 이용한 레벨 교정방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 레벨 교정장치는, 교정기준점(A)으로부터 전방을 향해 수평하게 연장 설치되는 가이드 레일(10)을 구비한다.
가이드 레일(10)은, 2개가 쌍을 이루는 것으로, 교정기준점(A)으로부터 전방을 향해 나란하게 설치된다. 이러한 가이드 레일(10)은, 원형의 단면을 갖는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 레벨 교정장치는, 가이드 레일(10)에 설치되는 제 1캐리지(Carriage)(20)를 구비한다.
제 1캐리지(20)는, 대략 사각의 수평판체로서, 밑면에 설치되는 가이드 롤러(22)들을 구비한다.
가이드 롤러(22)들은, 좌,우 쌍을 이루는 것으로, 제 1캐리지(20)의 앞쪽부분과 뒤쪽부분에 각각 설치되며, 가이드 레일(10)의 상면부분을 따라 구름운동한다.
이러한 가이드 롤러(22)들은, 가이드 레일(10)을 따라 구름운동하므로, 상측의 제 1캐리지(20)가 가이드 레일(10)을 따라 수평이동할 수 있게 한다. 특히, 교정기준점(A)에 대해 수평이동할 수 있게 한다.
한편, 제 1캐리지(20)는, 상면에 스타프(7)를 받쳐 지지할 수 있도록 구성된다. 특히, 상기 스타프(7)가 교정기준점(A)을 향해 길이방향으로 배열될 수 있도록 눕혀서 지지한다.
이러한 제 1캐리지(20)는, 스타프(7)를 눕혀서 지지한 상태에서, 교정기준점(A)에 대해 수평이동하는 구조이므로, 상면에 지지된 스타프(7)가 교정기준점(A)을 기준으로 수평이동할 수 있게 한다.
특히, 상면의 스타프(7)가 교정기준점(A)과 일직선을 이루면서 수평이동할 수 있게 한다. 그 결과, 상기 스타프(7)가 교정기준점(A)에 설치된 레벨본체(5)에 대해 길이방향으로 수평이동할 수 있게 한다.
한편, 제 1캐리지(20)는, 자석식크램프(24)로 가이드 레일(10)에 고정되도록 구성되며, 후술하는 제 2캐리지(30)만 이동시킬 때의 사용하도록 구성된다.
다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 레벨 교정장치는, 가이드 레일(10)에 설치되는 제 2캐리지(30)와, 제 2캐리지(30)에 설치되는 펜타미러(Penta Mirror)(40)를 더 구비한다.
제 2캐리지(30)는, 대략 사각의 수평판체로서, 제 1캐리지(20)의 상측에 배치되도록 구성되며, 전, 후 양쪽 부분으로부터 하방으로 연장되는 제 2 캐리어 지지대(30a)들과, 이들 지지대(30a) 각각에 설치되는 장구형 가이드 롤러(32)들을 구비한다.
장구형 가이드 롤러(32)들은, 좌,우 쌍을 이루는 것으로, 가이드 레일(10)의 측면부분을 따라 구름운동한다.
이러한 장구형 가이드 롤러(32)들은, 가이드 레일(10)을 따라 구름운동하므로, 제 2캐리지(30)가 가이드 레일(10)을 따라 수평이동할 수 있게 한다.
특히, 제 2캐리지(30)가 하측의 제 1캐리지(20)와 함께 가이드 레일(10)을 따라 수평 이동할 수 있게 하거나, 또는 제 2캐리지(30)가 하측의 제 1캐리지(20)에 대해 상대운동하면서 가이드 레일(10)을 따라 수평이동할 수 있게 한다.
따라서, 제 2캐리지(30)에 설치된 펜타미러(Penta Mirror)(40)가, 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)와 함께 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에 대해 수평이동하거나, 또는 제 2캐리지(30)에 설치된 펜타미러(Penta Mirror)(40)가, 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)에 대해 상대 운동할 수 있게 한다.
여기서, 제 2캐리지(30)의 장구형 가이드 롤러(32)들은, 제 1캐리지(20)의 가이드 롤러(22)들과 서로 간접되지 않는 구조를 가져야 한다. 그래야만, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)가 가이드 레일(10)상에서 서로 간섭되지 않고, 서로에 대해 자유롭게 이동할 수 있다.
한편, 제 2캐리지(30)는, 자석식크램프(26)로 가이드 레일(10)에 고정되도록 구성되며, 제 1캐리지(20)만 이동시킬 때의 사용하도록 구성된다.
또한, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)의 사이에는, 노브형 크램프(30c)가 설치되는 데, 이 노브형 크램프(30c)는, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 서로 고정시키도록 구성된다.
이렇게 구성된 노브형 크램프(30c)는, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 서로 고정하므로, 제 1 및 제 2캐리어(20, 30)를 동시에 이동시킬 때 사용한다. 노브형 클램프(30c)는, 이미 공지된 기술이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이 밖에도, 제 2캐리지(30)는, 조명장치(33)를 갖추고 있는데, 이 조명장치(33)는, 제 1캐리지(20)를 향해 설치되며, 이렇게 설치된 조명장치(33)는 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)의 디지털 눈금 이미지를 비추도록 구성된다. 이러한 조명장치(33)는, 소구형 형광램프로 구성되는 것이 바람직하다.
펜타미러(Penta Mirror)(40)는, 제 2캐리지(30)의 상측부분에 수평하게 설치되는 제 1반사경(42)과, 제 1반사경(42)에 대해 특정 각도(α= 45ㅀ)로 배열되는 제 2반사경(44) 및 펜타미러 하우징(46)을 포함한다.
제 1반사경(42)은, 완전 평면 거울로서, 제 1캐리지(20)에 대응되게, 바닥면과 112.5ㅀ의 사이 각을 이루도록 설치된다. 특히, 제 1캐리지(20)의 상면에 수평하게 지지된 스타프(7)에 대응되게 설치된다.
이러한 제 1반사경(42)은, 제 2캐리지(30)에 형성된 투시구멍(30b)을 통해, 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)와 마주보도록 구성되며, 이렇게 구성된 제 1반사경(42)은 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)의 이미지를 비추어 결상 반사하도록 구성된다. 특히, 스타프(7)에 표시된 디지털 눈금인 바코드를 레벨의 이미지 평면에 결상하도록 구성한다.
제 2반사경(44)은, 완전 평면 거울로서, 제 1반사경(42)에 대해 약 45ㅀ각도로 배열된 상태에서, 교정기준점(A)의 레벨본체(5)를 향하도록 구성된다.
이러한 제 2반사경(44)은, 제 1반사경(42)에 결상된 스타프(7)의 디지털 눈금인 바코드를 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에 반사시키도록 구성한다.
따라서, 레벨본체(5)가 스타프(7)의 디지털 눈금인 바코드의 이미지를 촬상할 수 있게 한다. 이로서, 레벨본체(5)로 하여금, 촬상된 스타프(7)의 바코드 이미지로 데이터를 처리하여 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 "수평거리"와 "표고차"를 측정할 수 있게 한다.
여기서, 제 2반사경(44)은, 제 1반사경(42)에 대해 약 45ㅀ각도로 배열되므로, 제 1반사경(42)에 수평한 상태로 결상된 놓여진 스타프(7)의 디지털 눈금인 바코드 이미지를 90ㅀ각도로 회전시키는 역할을 한다. 특히, 수평한 상태로 결상된 스타프(7)의 디지털 눈금을. 90ㅀ각도로 수직하게 전환시키는 역할을 한다.
따라서, 스타프(7)가 제 1캐리지(20)의 상면에 수평하게 뉘여져 있는 상태이더라도, 수직한 상태로 세워져 있는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 한다.
이로써, 스타프(7)가 제 1캐리지(20)에 수평하게 누운 상태임에도 불구하고, 레벨본체(5)로 하여금 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 "수평거리" 및, 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 "표고차"를 정확하게 측정할 수 있게 한다.
더욱이, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 동시에 수평 이동시킴으로써, 교정기준점(A)에 대해 스타프(7)와 펜타미러(Penta Mirror)(40)의 거리를 동시에 조절할 경우에는, 상기 스타프(7)를 교정기준점(A)에 대해 "거리별"로 수평 이동시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그 결과, 교정기준점(A)의 레벨본체(5)가, 스타프(7)와의 "수평거리"를 거리별로 측정할 수 있게 한다. 이로써, 측정된 "수평거리"값과, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제거리"를 서로 비교하여, 이들 간에 발생된 "거리 측정값 오차"를 교정할 수 있게 한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1캐리지(20)를 특정위치에 고정시킨 상태에서, 제 2캐리지(30)를 제 1캐리지(20)에 대해 상대 운동시킬 경우에는, 상기 펜타미러(Penta Mirror)(40)가 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)의 키높이 방향으로 "수직이동"하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그 결과, 상기 스타프(7)를 교정기준점(A)에 대해 "높이별"로 수직 이동시키는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
이로써, 교정기준점(A)의 레벨본체(5)가, 교정기준점(A)과 스타프(7)와의 "표고차"를 상기 스타프(7)의 "키높이"별로 측정할 수 있게 한다.
그리고, 이렇게 측정된 "표고차"값과, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수직높이"를 서로 비교하여, 이들 간에 발생된 "표고차 측정값 오차"를 교정할 수 있게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 레벨 교정장치는, 교정기준점(A)에 대한 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)의 수평이동거리를 측정하는 이동거리 측정수단(50)을 더 포함한다.
이동거리 측정수단(50)은, 제 1캐리지(20)에 대응되게 설치되는 제 1레이저 간섭계(52)와, 제 2캐리지(30)에 대응되게 설치되는 제 2레이저 간섭계(54)로 구성된다.
제 1레이저 간섭계(52)는, 교정기준점(A)에 설치되는 것으로, 교정기준점(A)에 대한 제 1캐리지(20)의 "이동거리"를 측정하고, 이를 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 상대적 수평거리"를 측정할 수 있게 한다.
그리고 측정된 "실제 상대적 수평거리"를 근거로 레벨본체(5)의 "거리 측정값 오차"를 교정할 수 있게 한다.
예를 들면, 제 1레이저 간섭계(52)에서 측정된 스타프(7)의 "실제 상대적 수평거리"와, 레벨본체(5)에서 측정된 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 수평거리를 비교하여, 레벨본체(5)의 "거리 측정값 오차"를 교정한다.
제 2레이저 간섭계(54)는, 교정기준점(A)에 설치되는 것으로, 교정기준점(A)에 대한 제 2캐리지(30)의 "이동거리"를 측정하고, 이를 통해, 제 1캐리지(20)에 대한 제 2캐리지(30)의 "이동거리"를 측정할 수 있게 하며, 이로써, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수직높이"를 측정할 수 있게 한다.
그리고 측정된 "실제 수직높이"를 근거로 레벨본체(5)의 "표고차 측정값 오차"를 교정할 수 있게 한다.
예를 들면, 제 2레이저 간섭계(54)에서 측정된 스타프(7)의 "실제 수직높이"와, 레벨본체(5)에서 측정된 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 표고차를 비교하여, 레벨본체(5)의 "표고차 측정값 오차"를 교정한다.
참고로, 레이저 간섭계(52, 54)는, 측정대상에 레이저광을 조사한 다음, 측정대상에서 반사된 레이저광을 처리하여 측정대상과의 거리를 측정하는 장치이다. 이러한 레이저 간섭계(52, 54)는, 이미 공지된 기술이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에서는, 2개의 레이저 간섭계(52, 54)로 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)의 이동거리를 각각 측정하였지만, 경우에 따라, 1개의 레이저 간섭계로 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)의 이동거리를 모두 다 측정할 수도 있다.
이러한 경우, 레이저 간섭계의 "레이저광 방출경로"와 "인입경로"를, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30) 중 어느 하나로 선택하여 변환시키는 광학계(도시하지 않음)을 갖추고 있어야 한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도2 b, 도2 c, 도2 d, 도2 e, 도2 f, 도 5와 도 7을 참조하여, 교정하고자 하는 레벨교정 장치 구조도를 결정하여 정한다(S100).
교정하고자 하는 레벨본체(5)를 교정기준점(A)에 설치한 다음, 스타프(7)를 제 1캐리지(20)의 상면에 지지시킨다. 이때, 스타프(7)는 교정기준점(A)을 향해 길이방향으로 수평하게 지지시킨다(S101).
그리고 레벨본체(5)와 스타프(7)의 설치 및 지지가 완료되면, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 동시에 "특정위치"로 수평 이동시킴으로써, 제 1캐리지(20)의 스타프(7)와 제 2캐리지(30)의 펜타미러(Penta Mirror)(40)를, 교정기준점(A)에 대해 "특정위치"로 동시에 수평 이동시킨다(S103).
이와 같은 상태에서, "특정위치"에 배치된 스타프(7)의 디지털 눈금은, 펜타미러(Penta Mirror)(40)를 통해, 레벨본체(5)로 반사되는데, 이때, 레벨본체(5)로 반사된 스타프(7)의 디지털 눈금은, 펜타미러(Penta Mirror)(40)를 통해, 90ㅀ각도로 수직하게 전환되고, 이렇게 전환된 스타프(7)의 디지털 눈금은, 수직하게 세워진 상태로 레벨본체(5)로 반사된다(S105).
그리고, 레벨본체(5)로 반사된 스타프(7)의 디지털 눈금은, 레벨본체(5)의 이미지 센서에 촬상되고, 이렇게 촬상된 이미지 데이터를 근거로 교정기준점(A)과 스타프(7)가 배치된 "특정위치" 간의 "수평거리"와 "표고차"가 측정된다(S107).
한편, 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 "수평거리"와 "표고차"가 측정되는 과정에서, 제 1 및 제 2레이저 간섭계(52, 54)도, 교정기준점(A)에 대한 제 1 및 제 2캐리지(30)의 "이동거리"를 측정하며, 이러한 측정을 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수평거리"와 "실제 수직높이"를 측정한다(S109).
그리고 스타프(7)의 "실제 수평거리"와 "실제 수직높이"의 측정이 완료되면, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수평거리"와 레벨본체(5)에서 측정된 "수평거리"를 비교하여, 이들 간에 "오차" 발생여부를 확인한다(S111).
아울러, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수직높이"와 레벨본체(5)에서 측정된 "표고차"를 비교하여, 이들 간에 "오차" 발생여부도 확인한다(S111).
그리고 양자들 간에 "오차"가 발생되면, 발생된 "오차"를 근거로 레벨본체(5)에서의 "거리 측정값 오차"와 "표고차 측정값 오차"를 교정한다(S113).
한편, 레벨본체(5)에서의 "거리 측정값 오차"를 "거리별"로 교정하고 싶을 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 동시에 수평 이동시킴으로써, 스타프(7)와 펜타미러(Penta Mirror)(40)를 교정기준점(A)에 대해 "거리별"로 이동시킨다.
그러면, 이러한 거리별 이동을 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수평거리" 및, 레벨본체(5)의 "수평거리"가 "거리별"로 측정된다.
그리고 이렇게 측정된 "거리별" "실제 수평거리"와 레벨본체(5)의 "수평거리"를 통해, 레벨본체(5)에서의 "거리 측정값 오차"를 거리별로 교정한다.
또한, 레벨본체(5)에서의 "표고차 측정값 오차"를 높이별로 교정하고 싶을 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1캐리지(20)에 대해 제 2캐리지(30)를 상대운동시킴으로써, 펜타미러(Penta Mirror)(40)를 스타프(7)에 대해 "높이별"로 이동시킨다.
그러면, 이러한 높이별 이동을 통해, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 "실제 수직높이" 및, 레벨본체(5)의 "표고차"가 스타프(7)의 "높이별"로 측정된다.
그리고 이렇게 측정된 "높이별" "실제 수직높이"와 레벨본체(5)의 "표고차"를 통해, 레벨본체(5)에서의 "표고차 측정값 오차"를 높이별로 교정한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 레벨 교정장치 및 레벨 교정방법에 의하면, 스타프(7)를 수평하게 눕힌 상태에서, 수평한 스타프(7)의 이미지를 펜타미러(Penta Mirror)(40)로 수직하게 전환시킨 후, 이를 근거로 레벨을 교정하는 구조이므로, 레벨을 교정하는데 필요한 공간을 대폭적으로 줄일 수 있다.
특히, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)와 광학계(40)의 거리 및, 스타프(7)와 펜타미러(Penta Mirror)(40) 상호간의 거리를 조절하면, 스타프(7)의 긴 이동거리 없이도, 교정기준점(A)에 대한 스타프(7)의 거리별 및 높이별 이동을 확보할 수 있으며, 이를 통해, 레벨을 교정하는데 필요한 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있다.
또한, 레벨을 교정하는데 필요한 공간과 구조를 대폭적으로 축소할 수 있으므로, 설치 비용을 대폭적으로 절감할 수 있으며, 이를 통해, 원가 절감의 효과를 기대할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
예를 들면, 본 발명의 상세한 설명과 도면에서는, "디지털 레벨"을 교정하는 레벨 교정장치와 레벨 교정방법을 일례로 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 구조와 방법을 "광학식 레벨" 또는 "레이저식 레벨"을 교정하는 레벨 교정장치와 레벨 교정방법에 적용할 수도 있다.
5: 레벨본체 5b : 삼각대
7: 디지털 스타프(Digital Staff) 10: 가이드 레일(Guide Rail)
20: 제 1캐리지(Carriage) 22: 가이드 롤러(Guide Roller)
24, 26: 자석식 크램프 30: 제 2캐리지
30a: 제 2 캐리어지지대 30b: 펜타미러용 창
34: 노브형 크램프(Clamp) 32: 가이드 롤러
33: 조명장치 40: 펜타미러(Penta Mirror)
42: 제 1반사경 44: 제 2반사경
46: 펜타미러하우징 50: 이동거리 측정수단
52: 제 1레이저 간섭계 53: 간섭광학세트
53b : 반사경 53c: 광속분할기
54: 제 2레이저 간섭계 55: 간섭광학세트
55b: 간섭광학소자 55c: 간섭광학소자
62: 재귀반사경 63 : 재귀반사경
A: 교정기준점 B : 철근콘크리트 또는 돌정반 바닥

Claims (14)

  1. 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에서 측정된 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 수평거리 및 표고차를 이용하여 레벨의 거리 측정오차와 표고차 측정오차를 교정하는 레벨 교정장치에 있어서,
    상기 스타프(7)가 교정기준점(A)에 대해 길이방향으로 수평하게 배치될 수 있도록, 상기 스타프(7)를 지지하는 제 1캐리지(20)와;
    상기 제 1캐리지(20)에 수평하게 지지된 상기 스타프(7)의 눈금 이미지를 수직하게 전환시킨 후, 상기 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에 반사시켜, 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간 수평거리와 표고차를 측정할 수 있게 하는 펜타미러(Penta Mirror)(40)와;
    상기 스타프(7)를 상기 교정기준점(A)에 대해 거리별로 이동시키면서 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간 수평거리와 표고차가 거리별로 측정될 수 있도록, 상기 제 1캐리지(20)와 펜타미러(40)를 상기 교정기준점(A)에 대해 수평이동시키는 수평이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수평이동수단은,
    광학계(40)가 상기 스타프(7)에 대해 길이방향으로 운동하면서 상기 스타프(7)의 높이별 눈금 이미지를 상기 레벨본체(5)에 반사시켜, 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간 표고차를 상기 스타프(7)의 높이별로 측정할 수 있도록, 상기 펜타미러(40)를 상기 제 1캐리지(20)에 대해 상대운동시키는 구조인 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수평이동수단은,
    상기 교정기준점(A)으로부터 수평하게 연장 설치되며, 상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 1캐리지(20)의 수평운동을 가이드 하여, 상기 스타프(7)를 상기 교정기준점(A)에 대해 수평이동시키는 가이드 레일(10)과;
    상기 펜타미러(40)가 상기 제 1캐리지(20)와 동시에 상기 교정기준점(A)에 대해 수평운동하거나 또는 상기 제 1캐리지(20)에 대해 상대 운동할 수 있도록, 상기 펜타미러(40)를 지지한 상태에서 상기 가이드 레일(10)을 따라 이동가능한 제 2캐리지(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1캐리지(20)는, 상기 가이드 레일(10)의 상면을 따라 구름운동하는 다수의 가이드 롤러(22)들을 구비하고,
    상기 제 2캐리지(30)는, 상기 가이드 레일(10)의 측면을 따라 구름운동하는 다수의 가이드 롤러(32)들을 구비하며,
    상기 제 1캐리지(20)의 가이드 롤러(22)들과 상기 제 2캐리지(30)의 가이드 롤러(32)들은, 서로 간접되지 않도록 구성되어, 상기 제 1 및 제 2캐리지(30)가 상기 가이드 레일(10)상에서 서로 간섭되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펜타미러(40)는,
    상기 제 1캐리지(20)에 대응되게 설치되며, 상기 제 1캐리지(20)에 지지된 상기 스타프(7)의 눈금 이미지를 비추어 결상하는 제 1반사경(42)과;
    상기 제 1반사경(42)에 대해 특정각도로 설치되며, 상기 제 1반사경(42)에 결상된 상기 스타프(7)의 눈금 이미지를 수직하게 전환시켜 상기 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에 반사시키는 제 2반사경(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)의 실제 수평이동거리를 측정하는 이동거리 측정수단(50)을 더 포함하며;
    상기 이동거리 측정수단(50)은,
    상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 1캐리지(20)의 실제 수평이동거리를 측정함에 따라 상기 교정기준점(A)에 대한 상기 스타프(7)의 실제 수평이동거리를 측정할 수 있게 하고, 측정된 상기 스타프(7)의 실제 수평이동거리와 상기 레벨본체(5)에서 측정된 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 수평거리를 비교하여, 상기 레벨본체(5)의 거리 측정오차를 교정할 수 있게 하며;
    상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 2캐리지(30)의 실제 수평이동거리를 측정함에 따라 상기 교정기준점(A)에 대한 상기 스타프(7)의 실제 수직높이를 측정할 수 있게 하고, 측정된 상기 스타프(7)의 실제 수직높이와 상기 레벨본체(5)에서 측정된 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 표고차를 비교하여, 상기 레벨본체(5)의 표고차 측정오차를 교정할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이동거리 측정수단(50)은,
    상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 1캐리지(20)의 실제 수평이동거리를 측정하는 제 1레이저 간섭계(52)와;
    상기 교정기준점(A)에 대한 상기 제 2캐리지(30)의 실제 수평이동거리를 측정하는 제 2레이저 간섭계(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1캐리지(20)를 상기 가이드 레일(10)에 고정시키기 위한 제 1고정수단을 더 포함하며, 상기 제 1고정수단은, 자석식크램프(24)인 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    제 2캐리지(30)를 상기 가이드 레일(10)에 고정시키기 위한 제 2고정수단을 더 포함하며, 상기 제 2고정수단은, 자석식크램프(26)인 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1캐리지(20)와 제 2캐리지(30)를 서로 고정시키기 위한 제 3고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  11. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1캐리지(20)에 지지된 스타프(7)의 디지털 눈금 이미지를 비출 수 있도록 제 2캐리지(30)에 설치되는 조명장치(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정장치.
  12. 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에서 측정된 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간의 수평거리 및 표고차를 이용하여 레벨의 거리 측정오차와 표고차 측정오차를 교정하는 레벨 교정방법에 있어서,
    a) 상기 스타프(7)를 교정기준점(A)에 대해 길이방향으로 수평하게 배치시키는 단계와;
    b) 수평하게 배치된 상기 스타프(7)의 눈금 이미지를 광학계(40)로 수직하게 전환시킨 후, 상기 교정기준점(A)의 레벨본체(5)에 반사시키는 단계와;
    c) 반사된 상기 스타프(7)의 눈금 이미지를 처리하여 상기 교정기준점(A)과 스타프(7) 간 수평거리와 표고차를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    d) 상기 스타프(7)와 광학계(40)를 상기 교정기준점(A)에 대해 거리별로 이동시키면서 상기 교정기준점(A)과 스타프(7)간 수평거리를 거리별로 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    e) 펜타미러(40)를 상기 스타프(7)에 대해 길이방향으로 상대 운동시키면서 상기 교정기준점(A)과 스타프(7)간 표고차를 상기 스타프(7)의 높이별로 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨 교정방법.
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