KR101892472B1 - 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치 및 받침형 삼각대를 포함하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로서, 상기 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치는, 평면상 삼각 형상으로 형성되는 장치 하우징의 세 군데의 모서리 각각의 높이를 조절하여 세 군데의 모서리 간의 수평 조절을 위해 모터 제어 모듈과 수평 제어 모터로 이루어지는 제 1 내지 제 3 수평 제어부; 및 상기 장치 하우징 중 장치 상부 하우징의 중심점을 기준으로 등거리에 위치한 삼각 플레이트 형상의 각 모서리 영역에 형성되되, 상기 장치 상부 하우징의 내부, 상부면, 하부면, 측면부 중 하나에 형성되되, 각 모서리의 수평 상태 정보를 아두이노 보드로 전송하여, 상기 아두이노 보드에 의한 현재의 각 제 1 내지 제 3 모서리 수평 상태 정보를 통해 수평 측정 과정이 수행되도록 하는 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 따르면, 작업자가 전원만 연결하면 아두이노 센서 및 아두이노 보드를 통해 모터의 조절이 가능하므로 수평을 맞추는 시간을 획기적으로 절감할 수 있고, 수평을 맞춘 후에는 측량용 삼각대가 고정된 상태에서 수직점(지형상에 설정된 포인트)만 맞추면 바로 측량이 이루어질 수 있으므로, 측량 시간을 기존에 비해 2배 이상 획기적으로 줄일 수 있으며, 수평점 조절을 위한 제어 과정에서 발생하는 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 따르면, 작업자가 전원만 연결하면 아두이노 센서 및 아두이노 보드를 통해 모터의 조절이 가능하므로 수평을 맞추는 시간을 획기적으로 절감할 수 있고, 수평을 맞춘 후에는 측량용 삼각대가 고정된 상태에서 수직점(지형상에 설정된 포인트)만 맞추면 바로 측량이 이루어질 수 있으므로, 측량 시간을 기존에 비해 2배 이상 획기적으로 줄일 수 있으며, 수평점 조절을 위한 제어 과정에서 발생하는 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 측량용 삼각대 내에 아두이노 센서를 설치하여 오토 레벨링이 가능하도록 하여 작업자가 측량기계가 부착된 측량용 삼각대를 포인트 점에 올려놓고 전원만 연결할 경우 아두이노 센서에 의해 모터가 자동으로 수평을 맞출 수 있으므로 수작업에 따른 시간을 절약할 수 있도록 하기 위한 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 관한 것이다.
측량기계를 이용해 지형 현황도를 파악하는 것은 토목, 건설 분야에서 반드시 필요하다. 측량기계의 설치시 필수로 필요한 장비 중 삼각대를 배제할 수 없다. 측량의 기술은 각 측정의 기준이 되는 값을 측정하여 그 점들의 연결로 지형이나 지물을 도면으로 만들어 내는데 꼭 필요한 기술이다. 그 과정 중에 측정해야할 점에 측량기계를 설치하기 위해서 필요한 장비가 측량용 삼각대이다.
이러한 측량용 삼각대를 이용한 각 측정이 필요한 점마다, 측량기계가 결합된 삼각대를 세워서 수평과 수직을 맞추고, 그 점에 대한 데이터값을 얻어지는 과정들을 반복하여 도면화한다.
그 과정에서 필수로 거쳐야 하는 수평과 수직점을 맞추기 위해 여러 번의 맞춤과정을 거쳐야 한다. 여기서 수직점은 미리 정해진 포인트를 의미하며, 측량기계가 수직점 위에 정확하게 올라오도록 맞추는 것을 수직점을 맞춘다는 것을 의미한다. 이와 같이 수직점에 대해서 수평을 맞춘 상태에서, 기계를 수평계 위에서 이동시켜 맞추는 것이다.
현재는 수평을 맞추기 위해 측량 기계에 부착된 다이얼을 돌려서 원형 수평계의 수평을 맞추는데, 수평점을 맞추는 작업은 수작업으로 진행되므로 시간이 많이 소요되며, 보통 수천 내지 수만 곳의 수직점 포인트에 대한 수평점을 일일이 맞추어야 하므로 보통 측량에만 몇 일씩 걸리는 한계점이 있다.
관련 기술로서, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0098588호 "측량용삼각대의 수평유지장치"는 측량용삼각대의 수평유지장치는 굴곡된 지형의 지표면에서도 측량용삼각대의 수평이 맞춰지게 되어 삼각대 설치와 측량 작업을 신속하게 진행할 수 있도록 한 지표면의 굴곡 상태에 상관없이 정밀 수준측량이 가능한 효과가 있음을 설명하고 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0097878호 "수준측량용 삼각대 높낮이 조절장치"는 상단지지대와, 상단지지대에 상단이 회동 가능하게 결합되어 벌렸다 오므렸다 할 수 있게 설치되는 3개의 다리와, 상단지지대에 결합되어 측량기기가 장착되는 마운트와, 다리를 벌어진 상태로 지지하기 위한 다리지지수단과, 마운트가 자동적으로 수평상태로 유지되도록 함과 아울러 마운트의 높낮이를 조절하기 위한 마운트수평유지 및 높낮이조절수단을 구비한 것으로, 측량기기가 장착되는 삼각대를 구성하는 3개의 다리의 길이를 일일이 조절하지 않고 간편한 작업으로 측량기기의 높낮이를 조절할 수 있어 지체 없이 수준측량 작업을 진행할 수 있도록 함과 아울러 삼각대를 수평을 이루는 지면은 물론 경사진 지면에 설치하는 경우에도 측량기기가 장착되는 마운트의 상면이 수평을 자동 유지하도록 지면에 착지되는 다리를 지지함으로써 삼각대 설치 후 마운트에 측량기기를 장착하는 것만으로써 측량기기의 수평이 맞춰지게 되어 삼각대 설치와 측량작업을 신속하게 진행할 수 있도록 한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0097874호 "수준 측량용 삼각대 고정장치"는 상단지지대와, 상기 상단지지대에 상단이 회동 가능하게 결합되어 벌렸다 오므렸다 할 수 있게 설치되는 3개의 다리와, 상기 상단지지대에 결합되어 측량기기가 장착되는 마운트와, 상기 다리를 벌어진 상태로 지지하기 위한 다리지지수단과, 상기 마운트가 지동적으로 수평상태로 유지되도록 하기 위한 마운트수평유지수단을 구비한 것으로 다리를 지면에 착지시키면, 마운트수평유지수단에 의하여 마운트의 상면이 수평으로 유지되고 다리지지수단에 의하여 다리를 지지하여 삼각대를 설치한 다음 마운트에 측량기기를 장착하면 측량기기가 수평으로 유지되어 삼각대의 설치와 측량작업을 신속하게 진행할 수 있게 한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0088784호 "정밀 수준 측량용 삼각대 고정장치"는 둘레에 회전 가능하게 설치되고 길이가 인장 또는 축소되는 3개 이상의 다리를 구비하는 삼각대와, 일정한 폭과 높이를 갖는 공간이 형성되는 레일부와, 레일부의 일측단에 마련되는 본체와, 일단은 본체와 볼조인트 방식으로 연결되고 타단은 삼각대의 상면에 회전가능하게 설치되는 3개의 실린더와, 본체의 내부에 설치되고 본체의 수평상태를 검출하는 수평센서와, 수평센서로부터 정보를 입력받아 실린더를 제어하는 제어부와, 본체의 일면에 제어부를 통해 실린더를 작동시키는 자동컨트롤부 및 수동컨트롤부를 구비하는 수평조절부와, 높이 측량용 눈금이 표기되고 수준점의 상면에 안착되는 함척부와, 함척부의 배면에 형성되며 레일부에 삽입고정되는 슬라이더부로 이루어지는 스타프 및 스타프를 구성하는 슬라이더부의 배면 상단에 수평하게 연장되고, 상면에 함척부의 수평을 측정하기 위한 수평기포가 구비되는 수평키를 포함하는 것을 특징으로 하여 스타프가 설치되는 수평조절부가 자동으로 수평하게 작동하고 수평한 수평조절부에 스타프를 설치함으로써 스타프의 설치가 용이하면서 표고 레벨오차를 최소화하는 효과가 있다.
그러나 상기 기술들은 삼각 모서리를 활용하지 못하여 정밀도 및 수평점 보정에 있어서 정밀도가 떨어지는 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작업자는 전원만 연결하면 아두이노 센서 및 아두이노 보드를 통해 모터의 조절이 가능하므로 수평을 맞추는 시간을 획기적으로 절감할 수 있도록 하기 위한 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 수평을 맞춘 후에는 측량용 삼각대가 고정된 상태에서 수직점(지형상에 설정된 포인트)만 맞추면 바로 측량이 이루어질 수 있으므로, 측량 시간을 기존에 비해 2배 이상 대폭 줄일 수 있도록 하기 위한 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 수평점 조절을 위한 제어 과정에서 발생하는 오류를 최소화하기 위한 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은
아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110) 및 받침형 삼각대(120)를 포함하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로서, 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)는, 평면상 삼각 형상으로 형성되는 장치 하우징(111)의 세 군데의 모서리 각각의 높이를 조절하여 세 군데의 모서리 간의 수평 조절을 위해 모터 제어 모듈과 수평 제어 모터로 이루어지는 제 1 내지 제 3 수평 제어부(115-1 내지 115-3); 및 장치 하우징(111) 중 장치 상부 하우징(111a)의 중심점을 기준으로 등거리에 위치한 삼각 플레이트 형상의 각 모서리 영역에 형성되되, 장치 상부 하우징(111a)의 내부, 상부면, 하부면, 측면부 중 하나에 형성되되, 각 모서리의 수평 상태 정보를 아두이노 보드(117)로 전송하여, 아두이노 보드(117)에 의한 현재의 각 제 1 내지 제 3 모서리 수평 상태 정보를 통해 수평 측정 과정이 수행되도록 하는 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대를 제공한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에 있어서, 아두이노 보드(117)는, GPS 모듈(119)을 통해 현재의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 좌표에 해당하는 GPS 좌표 정보를 수신하여, 중앙 출력부(114)로 출력하여, 작업자에 의해 GPS 좌표 정보를 확인하고, 수직을 맞춤 과정이 수행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에 있어서, 아두이노 보드(117)는, GPS 모듈(119)에서 수신되는 GPS 좌표 정보에 대한 블루투스 모듈(118)을 통해 작업자 모바일 디바이스(200)에 의한 수직 동기화 신호를 수신시, 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)로부터 삼각의 각 모서리의 높이 상태 정보 및 수평 상태 정보를 요청하여 반환받은 뒤, 수평 상태가 아닌 경우 각 높이 상태 정보를 통해 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 차이를 연산하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에 있어서, 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)는, 높이 상태를 측정하기 위한 높이 측정 센서(116a), 각 모서리의 수평 상태를 측정하기 위한 기울기 센서(116b)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에 있어서, 높이 측정 센서(116a)는, 광 삼각방식을 이용한 길이 측정 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템은, 작업자는 전원만 연결하면 아두이노 센서 및 아두이노 보드를 통해 모터의 조절이 가능하므로 수평을 맞추는 시간을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템은, 수평을 맞춘 후에는 측량용 삼각대가 고정된 상태에서 수직점(지형상에 설정된 포인트)만 맞추면 바로 측량이 이루어질 수 있으므로, 측량 시간을 기존에 비해 2배 이상 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템은, 수평점 조절을 위한 제어 과정에서 발생하는 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100) 전체를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 제어를 위한 주요 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템에 적용되는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 제어를 위한 주요 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템에 적용되는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100) 전체를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 제어를 위한 주요 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)는 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110) 및 받침형 삼각대(120)를 포함할 수 있다.
그리고, 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)는 장치 하우징(111), 원형 아날로그 수평계(113), 중앙 출력부(114), 수평 제어부 집합(115g), 아두이노 수평 센서 집합(116g), 아두이노 보드(117), 블루투스 모듈(118), GPS 모듈(119)을 포함할 수 있다.
장치 하우징(111)은 장치 상부 하우징(111a), 장치 하부 하우징(111b)으로 이루어지며, 장치 상부 하우징(111a) 및 장치 하부 하우징(111b)은 모두 삼각의 플레이트 형상으로 상하부에서 포개져서 볼팅 체결 결합으로 일체로 형성될 수 있다.
한편, 장치 하부 하우징(111b)은 받침형 삼각대(120)의 장치 받침 플레이트(121)의 상부면에 위치하고 별도의 고정 장치에 의해 받침형 삼각대(120) 상부에 고정될 수 있다.
그리고, 장치 하부 하우징(111b)에는 수평 제어부 집합(115g)을 구성하는 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)의 상하부 이동축(R.A.)이 통과할 수 있도록 이동축(R.A.)의 직경보다 큰 관통홀을 각 모서리인 3곳에 형성된다. 상하부 이동축(R.A.)은 스크류 방식으로 높낮이가 조절될 수 있다.
한편, 장치 하부 하우징(111b)의 관통홀을 통과한 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)의 상하부 이동축(R.A.)의 끝단은 장치 상부 하우징(111a)의 바닥면에 맞닿아 고정되되, 맞닿는 면은 힌지 형태로 형성됨으로써, 미리 설정된 각도로 수직 방향에서 회전이 가능한 구조를 갖는 것이 바람직하다.
원형 아날로그 수평계(113)는 장치 상부 하우징(111a)의 세 군데의 모서리 중 하나의 모서리에 연장된 형태로 형성됨으로써, 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에 의한 기계 설치를 위한 수평 및 수직의 자동 맞춤 과정 수행 과정 이전, 이후에 작업자에 의한 수평 상태를 확인할 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서 원형 아날로그 수평계(113)는 시중에 판매되는 일반적인 휴대용 수평계의 원리를 사용하는 것이 바람직하다.
중앙 출력부(114)는 아두이노 보드(117)에 의한 수평 측정 과정에서 현재의 수평 상태를 출력하기 위한 디스플레이 장치로 형성될 수 있다.
수평 제어부 집합(115g)은 제 1 내지 제 3 수평 제어부(115-1 내지 115-3)로 이루어지며, 각 제 1 내지 제 3 수평 제어부(115-1 내지 115-3)는 제 1 내지 제 3 모터 제어 모듈(115a-1 내지 115a-3) 및 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)을 각각 구비할 수 있다. 즉, 제 1 수평 제어부(115-1)는 제 1 모터 제어 모듈(115a-1) 및 제 1 수평 제어 모터(115b-1)로 이루어지며, 제 2 수평 제어부(115-2)는 제 2 모터 제어 모듈(115a-2) 및 제 2 수평 제어 모터(115b-2)로 이루어지며, 제 3 수평 제어부(115-3)는 제 3 모터 제어 모듈(115a-3) 및 제 3 수평 제어 모터(115b-3)로 이루어지는 것이다.
아두이노 수평 센서 집합(116g)은 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)로 이루어질 수 있으며, 장치 하우징(111) 중 장치 상부 하우징(111a)의 중심점을 기준으로 등거리에 위치한 삼각 플레이트 형상의 각 모서리 영역에 형성되되, 장치 상부 하우징(111a)의 내부, 상부면, 하부면, 측면부 중 하나에 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)는 각 모서리의 수평 상태 정보를 아두이노 보드(117)로 전송함으로써, 아두이노 보드(117)에 의한 현재의 각 제 1 내지 제 3 모서리 수평 상태 정보를 통해 수평 측정 과정이 수행되도록 한다.
아두이노 보드(117)는 GPS 모듈(119)을 통해 현재의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 좌표에 해당하는 GPS 좌표 정보를 수신하여, 중앙 출력부(114)로 출력함으로써, 작업자에 의해 GPS 좌표 정보를 확인하고, 수직을 맞춤 과정이 수행될 수 있도록 한다.
이와 같이, 아두이노 보드(117)는 GPS 모듈(119)에서 수신되는 GPS 좌표 정보에 대한 블루투스 모듈(118)을 통해 작업자 모바일 디바이스(200)에 의한 수직 동기화 신호를 수신시, 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)로부터 삼각의 각 모서리의 높이 상태 정보 및 수평 상태 정보를 요청하여 반환받은 뒤, 수평 상태가 아닌 경우 각 높이 상태 정보를 통해 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 차이를 연산할 수 있다. 이를 위해 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)는 높이 상태를 측정하기 위한 높이 측정 센서(116a), 그리고 수평 상태를 측정하기 위한 기울기 센서(116b)를 포함할 수 있으며, 높이 측정 센서에 의한 높이 측정 방식의 일 실시예로, 광 삼각방식을 이용한 길이 측정 방식을 활용할 수 있다.
이후, 아두이노 보드(117)는 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 차이 연산 정보를 이용해 수평화하는 자동적인 수평 레벨링 과정을 수행할 수 있다.
즉, 아두이노 보드(117)는 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 중 가장 높거나 낮은 높이를 중심으로 수평 레벨링을 수행하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 아두이노 보드(117)는 제 1 아두이노 수평 센서(116-1)에 의해 측정되는 제 1 모서리의 높이 상태 정보를 기초로 수평 레벨링 제어를 위해 제 1 아두이노 수평 센서(116-1)가 설치된 제 1 모서리에 대한 높이 조절을 수행하는 제 1 수평 제어부(115-1)에 대한 제어를 수행할 수 있으며, 동일한 방식으로, 제 2 수평 제어부(115-2) 및 제 3 수평 제어부(115-3)에 대한 제어를 수행할 수 있다.
이 경우, 각 수평 제어부(115-1 내지 115-3)의 모터 제어 모듈(115a-1 내지 115a-3)은 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)의 끝단에 연결되는 구조를 갖는 상하부 이동축(R.A.)에 대한 상향 수평 레벨링 제어 명령을 아두이노 보드(117)로부터 수신시 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)에 대한 정회전을 통해 상하부 이동축(R.A.)을 상부로 이동시켜, 장치 하우징(111) 중 제 1 내지 제 3 모서리 중 적어도 하나 이상의 높이를 높이도록 제어한다. 반대로, 각 수평 제어부(115-1 내지 115-3)의 모터 제어 모듈(115a-1 내지 115a-3)은 하향 수평 레벨링 제어 명령을 아두이노 보드(117)로부터 수신시 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)에 대한 역회전을 통해 상하부 이동축(R.A.)을 하부로 이동시켜, 장치 하우징(111) 중 제 1 내지 제 3 모서리 중 적어도 하나 이상의 높이를 낮추도록 제어할 수 있다.
이러한 수평 레벨링 과정은, 아두이노 보드(117)가 제 1 내지 제 3 모서리에 위치한 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)로부터 수신되는 수평 상태 정보가 수평 상태로 확인되는 까지 진행되며, 각 진행 과정에서 조절된 제 1 내지 제 3 모서리의 상향 또는 하향 높이 정보에 대해서는 블루투스 모듈(118)을 통해 작업자 모바일 디바이스(200)로 전송되어 건축 시설물, 기계류 등의 설치시 수평 맞춤 정보로 활용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템을 나타내는 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템에 적용되는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)의 구조를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템은 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100) 및 작업자 모바일 디바이스(200)를 포함할 수 있다.
한편, 작업자 모바일 디바이스(200)는 블루투스를 통해 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에 액세스하여 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 제 1 내지 제 3 모서리의 높이를 임의로 수작업에 의해 조절할 수 있다.
이를 위해, 작업자 모바일 디바이스(200)는 블루투스를 통해 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)에서 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치(110)로부터 수신되는 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서(116-1 내지 116-3)에 의해 측정된 삼각의 각 모서리의 높이 상태 정보 및 수평 상태 정보를 요청하여 수신할 수 있다.
작업자 모바일 디바이스(200)는 각 수평 제어부(115-1 내지 115-3)의 모터 제어 모듈(115a-1 내지 115a-3)에 의한 수평 제어 모터(115b-1 내지 115b-3)에 대한 제어를 통한 높이를 조절하도록 제어 명령을 전송함으로써, 수평 레벨 제어를 수동으로 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 도 6과 같이 장치 하부 하우징(111b)의 3군데의 모서리 영역과 접합되는 받침형 삼각대(120)의 장치 받침 플레이트(121)의 3군데 영역에는 하중 측정 센서(112)가 구비될 수 있다.
이에 따라 작업자 모바일 디바이스(200)는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)의 아두이노 보드(117)에 의한 상술한 1차적인 수평 레벨 조절이 수행된 뒤, 하중 측정 센서(112)에 의해 실시간으로 생성되는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로부터 하중 정보를 수신한 뒤, 수신된 하중 정보 각각에 대해서 동일 범위 하중 임계치 내에 속하는지 여부를 분석한다.
작업자 모바일 디바이스(200)는 적어도 하나 이상이 분석결과 동일 범위 하중 임계치를 초과하는 경우, 작업자 모바일 디바이스(200)는 하나의 세트로 작용하는 세 개의 모서리 중 가장 많이 초과하는 모서리를 제 1 하중 초과 모서리로 추출한 뒤, 추출된 모서리를 중심으로 좌우 양측에 위치한 하나의 모서리만 동일 범위 하중 임계치를 초과한 것인지 모두 초과한 것인지를 분석한다.
이에 따라, 작업자 모바일 디바이스(200)는 추출된 모서리를 중심으로 좌우 양측에 위치한 모서리 중 하나의 모서리도 동일 범위 하중 임계치를 초과한 것이 있는 경우 제 2 하중 초과 모서리로 추출한다.
이후, 작업자 모바일 디바이스(200)는 작업자의 수동 높이 제어 명령을 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로 전송하기 이전에, 제 1 하중 초과 모서리의 높이를 제 2 하중 초과 모서리의 높이로 조절하도록 하는 요청을 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로 전송함으로써, 제 1 하중 초과 모서리와 제 2 하중 초과 모서리의 높이를 일차적으로 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100) 상에서 자동 제어되도록 한다.
즉, 하중 초과 모서리에 대한 동일한 높이 조절을 상대적으로 하중을 덜 받는 모서리로 통일하는 높이 상향 조절 자동 보정 과정을 수행함으로써 후술하는 남은 모서리에 대한 높이 또는 일차적으로 오토 레벨링된 2개의 모서리에 대한 작업자의 조절이 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예로, 작업자 모바일 디바이스(200)는 세 군데의 모서리 중 제 1 하중 초과 모서리 및 제 2 하중 초과 모서리를 제외하고 나머지 남은 하나의 모서리의 높이를 제어하는 수평 제어부(115)의 모터 제어 모듈(115a)에 의한 수평 제어 모터(115b)에 대한 단계별 높이 제어를 위한 작업자의 터치스크린을 통한 입력 요청에 따라 단계별 높이 제어 명령을 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로 전송하고, 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대(100)로부터 하중 측정 센서에 의한 세 군데의 모서리의 하중 정보가 동일할 때까지 피드백 정보로 수신함으로써, 보다 정밀한 높이 제어를 수행할 수 있다.
이러한 작업자에 의한 단계별 높이 제어 입력에 따른 높이 조절 정보, 그리고 제 1 하중 초과 모서리와 제 2 하중 초과 모서리의 높이차에 대한 정보는 모두 작업자 모바일 디바이스(200)에 출력됨으로써, 작업자 모바일 디바이스(200)를 운영하는 작업자는 건축 시설물, 기계류 등의 설치시 수평 맞춤 정보로 활용할 수 있다.
이상, 본 발명인 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.
이상 설명된 본 발명의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 그 제어 시스템에 따르면, 작업자가 전원만 연결하면 아두이노 센서 및 아두이노 보드를 통해 모터의 조절이 가능하므로 수평을 맞추는 시간을 획기적으로 절감할 수 있고, 수평을 맞춘 후에는 측량용 삼각대가 고정된 상태에서 수직점(지형상에 설정된 포인트)만 맞추면 바로 측량이 이루어질 수 있으므로, 측량 시간을 기존에 비해 2배 이상 획기적으로 줄일 수 있으며, 수평점 조절을 위한 제어 과정에서 발생하는 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대
110 : 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치
111 : 장치 하우징
112 : 하중 측정 센서
113 : 원형 아날로그 수평계
114 : 중앙 출력부
115 : 수평 제어부
115-1 내지 115-3 : 제 1 내지 제 3 수평 제어부
115a-1 내지 115a-3 : 제 1 내지 제 3 모터 제어 모듈
15b-1 내지 115b-3 : 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터
115g : 수평 제어부 집합
116 : 아두이노 수평 센서
116-1 내지 116-3 : 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서
116g : 아두이노 수평 센서 집합
117 : 아두이노 보드
118 : 블루투스 모듈
119 : GPS 모듈
120 : 받침형 삼각대
121 : 장치 받침 플레이트
200 : 작업자 모바일 디바이스
110 : 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치
111 : 장치 하우징
112 : 하중 측정 센서
113 : 원형 아날로그 수평계
114 : 중앙 출력부
115 : 수평 제어부
115-1 내지 115-3 : 제 1 내지 제 3 수평 제어부
115a-1 내지 115a-3 : 제 1 내지 제 3 모터 제어 모듈
15b-1 내지 115b-3 : 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터
115g : 수평 제어부 집합
116 : 아두이노 수평 센서
116-1 내지 116-3 : 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서
116g : 아두이노 수평 센서 집합
117 : 아두이노 보드
118 : 블루투스 모듈
119 : GPS 모듈
120 : 받침형 삼각대
121 : 장치 받침 플레이트
200 : 작업자 모바일 디바이스
Claims (5)
- 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 및 작업자 모바일 디바이스를 포함하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템에 있어서,
상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대는, 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치 및 받침형 삼각대를 포함하며,
상기 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치는,
장치 상부 하우징, 장치 하부 하우징으로 이루어지며, 상기 장치 상부 하우징 및 상기 장치 하부 하우징 모두 삼각의 플레이트 형상으로 상하부에서 포개져서 볼팅 체결 결합으로 일체로 형성되되, 상기 장치 하부 하우징이 상기 받침형 삼각대의 장치 받침 플레이트의 상부면에 위치하고 별도의 고정 장치에 의해 상기 받침형 삼각대 상부에 고정되며, 상기 장치 하부 하우징에는 수평 제어부 집합을 구성하는 제 1 내지 제 3 수평 제어 모터의 상하부 이동축(R.A.)이 통과하도록 상기 상하부 이동축(R.A.)의 직경보다 큰 관통홀을 각 모서리인 3곳에 형성되며, 상기 장치 하부 하우징의 관통홀을 통과한 상하부 이동축(R.A.)의 끝단은 상기 장치 상부 하우징의 바닥면에 맞닿아 고정되도록 하는 장치 하우징;
상기 장치 상부 하우징의 세 군데의 모서리 중 하나의 모서리에 연장된 형태로 형성되어, 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에 의한 기계 설치를 위한 수평 및 수직의 자동 맞춤 과정 수행 과정 이전, 이후에 작업자에 의한 수평 상태를 확인할 수 있도록 하는 원형 아날로그 수평계;
아두이노 보드에 의한 수평 측정 과정에서 현재의 수평 상태를 출력하기 위한 디스플레이 장치로 형성되는 중앙 출력부;
제 1 모터 제어 모듈 및 제 1 수평 제어 모터를 포함하는 제 1 수평 제어부, 제 2 모터 제어 모듈 및 제 2 수평 제어 모터를 포함하는 제 2 수평 제어부, 제 3 모터 제어 모듈 및 제 3 수평 제어 모터를 포함하는 제 3 수평 제어부로 이루어지는 수평 제어부 집합;
높이 상태를 측정하기 위한 광 삼각방식을 이용한 길이 측정 방식을 사용한 높이 측정 센서, 그리고 수평 상태를 측정하기 위한 기울기 센서로 각각 이루어진 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서를 포함하며, 상기 장치 상부 하우징의 중심점을 기준으로 등거리에 위치한 삼각 플레이트 형상의 각 모서리 영역에 형성되되, 상기 장치 상부 하우징의 내부, 상부면, 하부면, 측면부 중 하나에 형성되되, 상기 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서가 각 모서리의 수평 상태 정보를 상기 아두이노 보드로 전송하여 상기 아두이노 보드에 의한 현재의 각 제 1 내지 제 3 모서리 수평 상태 정보를 통해 수평 측정 과정이 수행되도록 하는 아두이노 수평 센서 집합; 및
GPS 모듈을 통해 현재의 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 좌표에 해당하는 GPS 좌표 정보를 수신하여, 상기 중앙 출력부로 출력하며, 상기 GPS 모듈에서 수신되는 GPS 좌표 정보에 대한 블루투스 모듈을 통해 작업자 모바일 디바이스에 의한 수직 동기화 신호를 수신시, 상기 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서로부터 삼각의 각 모서리의 높이 상태 정보 및 수평 상태 정보를 요청하여 반환받은 뒤, 수평 상태가 아닌 경우 각 높이 상태 정보를 통해 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 차이를 연산하되, 상기 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 차이 연산 정보를 이용해 수평화하는 자동적인 1차적인 수평 레벨 조절을 수행시 제 1 내지 제 3 모서리의 높이 중 가장 높거나 낮은 높이를 중심으로 수평 레벨링을 수행하는 아두이노 보드; 를 포함하며,
상기 1차적인 수평 레벨 조절을 수행시, 각 수평 제어부의 모터 제어 모듈은 수평 제어 모터의 끝단에 연결되는 구조를 갖는 상하부 이동축(R.A.)에 대한 상향 수평 레벨링 제어 명령을 상기 아두이노 보드로부터 수신시 수평 제어 모터에 대한 정회전을 통해 상하부 이동축(R.A.)을 상부로 이동시켜, 상기 장치 하우징 중 제 1 내지 제 3 모서리 중 적어도 하나 이상의 높이를 높이도록 제어하거나, 반대로, 하향 수평 레벨링 제어 명령을 상기 아두이노 보드로부터 수신시 수평 제어 모터에 대한 역회전을 통해 상하부 이동축(R.A.)을 하부로 이동시켜, 상기 장치 하우징 중 제 1 내지 제 3 모서리 중 적어도 하나 이상의 높이를 낮추도록 제어하며, 1차적인 수평 레벨링 과정에서, 상기 아두이노 보드가 제 1 내지 제 3 모서리에 위치한 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서로부터 수신되는 수평 상태 정보가 수평 상태로 확인되기까지 진행하며, 각 진행 과정에서 조절된 제 1 내지 제 3 모서리의 상향 또는 하향 높이 정보에 대해서는 상기 블루투스 모듈을 통해 작업자 모바일 디바이스로 전송하며,
상기 작업자 모바일 디바이스는,
블루투스 통신을 통해 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대에서 상기 아두이노 기반 수평 측정 및 조절 장치로부터 수신되는 제 1 내지 제 3 아두이노 수평 센서에 의해 측정된 삼각의 각 모서리의 높이 상태 정보 및 수평 상태 정보를 요청하여 수신하여, 각 수평 제어부의 모터 제어 모듈에 의한 수평 제어 모터에 대한 제어를 통한 높이를 조절하도록 제어 명령을 전송하는 방식으로 수평 레벨 제어를 수행하되,
상기 장치 하부 하우징의 3군데의 모서리 영역과 접합되는 받침형 삼각대의 장치 받침 플레이트의 3군데 영역에는 하중 측정 센서가 구비되는 경우, 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 아두이노 보드에 의한 상기 1차적인 수평 레벨 조절이 수행된 뒤, 상기 하중 측정 센서에 의해 실시간으로 생성되는 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로부터 하중 정보를 수신하여 수신된 하중 정보 각각에 대해서 동일 범위 하중 임계치 내에 속하는지 여부를 분석하고, 적어도 하나 이상이 분석결과 동일 범위 하중 임계치를 초과하는지를 판단하고,
하나의 세트로 작용하는 세 개의 모서리 중 가장 많이 초과하는 모서리를 제 1 하중 초과 모서리로 추출한 뒤, 추출된 모서리를 중심으로 좌우 양측에 위치한 하나의 모서리만 동일 범위 하중 임계치를 초과한 것인지 모두 초과한 것인지를 분석하고, 추출된 모서리를 중심으로 좌우 양측에 위치한 모서리 중 하나의 모서리도 동일 범위 하중 임계치를 초과한 것이 있는 경우 제 2 하중 초과 모서리로 추출하고, 작업자의 수동 높이 제어 명령을 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로 전송하기 이전에, 제 1 하중 초과 모서리의 높이를 제 2 하중 초과 모서리의 높이로 조절하도록 하는 요청을 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로 전송함으로써, 제 1 하중 초과 모서리와 제 2 하중 초과 모서리의 높이를 일차적으로 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대 상에서 자동 제어되도록 하여 하중 초과 모서리에 대한 동일한 높이 조절을 상대적으로 하중을 덜 받는 모서리로 통일하는 높이 상향 조절 자동 보정 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 작업자 모바일 디바이스는,
세 군데의 모서리 중 제 1 하중 초과 모서리 및 제 2 하중 초과 모서리를 제외하고 나머지 남은 하나의 모서리의 높이를 제어하는 수평 제어부의 모터 제어 모듈에 의한 수평 제어 모터에 대한 단계별 높이 제어를 위한 작업자의 터치스크린을 통한 입력 요청에 따라 단계별 높이 제어 명령을 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로 전송하고, 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로부터 하중 측정 센서에 의한 세 군데의 모서리의 하중 정보가 동일할 때까지 피드백 정보로 수신할 뿐만 아니라, 작업자에 의한 단계별 높이 제어 입력에 따른 높이 조절 정보, 그리고 제 1 하중 초과 모서리와 제 2 하중 초과 모서리의 높이차에 대한 정보도 상기 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대로부터 수신하여 출력하는 것을 특징으로 하는 오토 레벨링이 가능한 측량용 삼각대의 제어 시스템.
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