KR102191188B1

KR102191188B1 - 측량장치

Info

Publication number: KR102191188B1
Application number: KR1020200029855A
Authority: KR
Inventors: 경규명
Original assignee: 경규명
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-12-15

Abstract

본 발명은 위치감지, 기울기측정 및 높이 측정 등을 통해 실시간 측량을 할 수 있는 측량장치에 관한 것으로, 컨트롤장치의 제어에 의해 이동부가 회전운동 함으로써 이동하는 측량센서;를 포함하고, 측량센서는 케이스부; 컨트롤장치로부터 이동 제어신호를 수신받고, 측량센서에서 측량된 데이터를 제어부로 전송하는 송수신부; 측량센서의 위치 좌표를 인식하고, 인식된 좌표를 송수신부에 의해 제어부로 전송하는 위치감지부; 케이스부 내측에 전도성 물질로 구비된 전도성 유체; 및 전도성 유체와 전기적 접촉하여 측량면의 기울기를 측정하도록 소정의 간격 이격되어 둘 이상 구비되는 눈금부;를 포함하고, 제어부는 송수신부에 의해 전송된 위치 좌표 및 기울기를 계산하여 결과값을 서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 측량장치를 제공한다.

Description

측량장치{Measurement Device}

본 발명은 측량장치에 관한 것으로, 상세하게는 위치감지, 기울기측정 및 높이 등의 측정을 통해 실시간 측량을 할 수 있는 측량장치에 관한 것이다.

일반적으로 토목, 건축의 설계와 공사 등을 위해서는 선행 작업으로 해당 지형지물을 측지측량(geodetic surveying)하여 지형지물에 대한 수치데이터를 확보해야 하며, 측지측량을 통해 해당 지역에 대한 지리정보를 도면에 수치화하여 표시되어진다. 그러나, 측지측량은 토탈스테이션(total station), GPS(Global Positioning System) 측량기, 표척(staff), 삼각대 등과 같은 측지측량 장비를 소지한 작업자가 측량장소의 시작지점, 중가지점 및 목표지점으로 계속 이동하면서 설치하고 측량하는 과정을 반복하며 주위 지형지물을 측량해야 하므로, 작업 상의 불편함과 측량에 소요되는 시간 및 작업량으로 인해 측량 정확도가 떨어지며, 야간과 같이 주변 환경이 어두울 경우 지형지물을 측량할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 측지측량은 지뢰가 매설된 군사지역, 산사태가 발생하여 낙석이 예상되는 지역, 지반침하가 언제 어디서 다시 발생할지 모르는 재난지역 등과 같이 작업자의 안전을 확보할 수 없는 지역에서도 측량할 필요가 있다.

이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1223177호 등이 있다.

종래의 선행문헌들에 따르면, GPS기반으로만 측량을 함으로써 지면의 기울기 등을 실시간으로 확인할 수 없는 문제점 등이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 각 지점별 기울기 및 위치좌표를 동시에 파악하여 지형의 표면을 정확히 측량할 수 있는 측량장치를 제공하고자 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1223177호(2013.01.10.)

본 발명은 컨트롤장치의 제어를 통해 이동가능한 측량장치를 제공하고자 한다.

또한, 측량 지면의 기울기를 실시간 측정 가능한 측량장치를 제공하고자 한다.

또한, 측량하여 계산된 결과값을 단말기를 통해 표출할 수 있는 측량장치를 제공하고자 한다.

또한, 지면 뿐만 아니라 높이도 측정할 수 있는 측량장치를 제공하고자 한다.

또한, 측량된 결과값을 바탕으로, 측량면 또는 측량 대상물을 3D모델링을 통해 나타낼 수 있는 측량장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 측량장치는 컨트롤장치의 제어에 의해 이동부가 회전운동 함으로써 이동하는 측량센서;를 포함하고, 측량센서는 케이스부; 컨트롤장치로부터 이동 제어신호를 수신받고, 측량센서에서 측량된 데이터를 제어부로 전송하는 송수신부; 측량센서의 위치 좌표를 인식하고, 인식된 좌표를 송수신부에 의해 제어부로 전송하는 위치감지부; 케이스부 내측에 전도성 물질로 구비된 전도성 유체; 및 전도성 유체와 전기적 접촉하여 측량면의 기울기를 측정하도록 소정의 간격 이격되어 둘 이상 구비되는 눈금부;를 포함하고, 제어부는 송수신부에 의해 전송된 위치 좌표 및 기울기를 계산하여 결과값을 서버에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 작업자가 측량위치에 위치하지 않고도 컨트롤장치로 측량장치를 이동하여 측량함으로써, 위험한 지형도 안전하게 측량할 수 있는 효과가 있다.

또한, 측량막대를 통해 대상물의 높이도 측정이 가능한 효과가 있다.

또한, 측량 지면의 기울기를 측정함으로써, 측량 지면의 표면 형상을 확인할 수 있고, 이로 인해 측량 결과에 따라 실시간 3D 모델링을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 측량 결과값을 단말기를 통해 확인할 수 있으며, 작업자가 별도로 전달하지 않아도 사무실 내에서 결과를 확인할 수 있는 효과도 있다.

또한, 단말기의 경고 알림을 통해 측량센서의 문제발생을 작업자에게 알릴 수 있는 효과가 있다.

최종적으로, 위치좌표와 동시에 기울기를 측정함으로써, 정확한 측량이 가능하며 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서의 컨트롤장치에 의해 이동되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서 및 측량막대를 결합하는 과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 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 이하에서 개시되는 도면 및 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하므로, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 측량장치는 측량센서(100), 측량막대, 컨트롤장치(300) 및 단말기(400)를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명의 핵심인 측량센서(100)를 먼저 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서(100)는 컨트롤장치(300)에 의해 제어되어 지면을 움직이며 위치좌표 및 기울기를 측량하는 센서로, 케이스부(110), 송수신부(120), 위치감지부(130), 눈금부(140), 전도성 유체(150), 카메라부(160), 이동부(170) 및 결합홈(180)을 포함하여 구비될 수 있다.

케이스부(110)는 후술될 전도성 유체(150)가 외부로 흘러나오지 않도록 밀폐된 공간을 형성하는 덮개로, 내측에 소정의 공간을 형성하도록 구비되는 것이 바람직하며, 밀폐되도록 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게, 케이스부(110)는 도면에서는 반구 형상으로 도시되었으나, 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 내측의 전도성 유체(150) 및 눈금부(140)의 불량 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 투명한 재질로 구비되는게 보다 바람직할 수 있으며, 전도성 유체(150)에 의한 전류가 흐르지 않도록 비전도성 재질로 구비되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 유리나 아크릴, 플라스틱 등의 재질로 구비될 수 있다.

송수신부(120)는 컨트롤장치(300)로부터 전송되는 이동 제어신호를 수신받고, 측량센서(100)에서 측량된 데이터를 제어부로 전송하는 구성으로, 케이스부(110)의 상측에 구비될 수 있다. 상세하게, 송수신부(120)는 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth) 등의 무선 통신을 통해 구비되는 것이 바람직하다. 송수신부(120)는 상술한 무선 통신의 종류에만 한정되는 것은 아니며, 근거리 및 원거리 통신이 가능한 센서로 구비되는 것이 가장 바람직할 수 있다.

위치감지부(130)는 측량센서(100)의 위치 좌표를 인식하고, 인식된 좌표를 송수신부(120)에 의해 제어부로 전송하는 구성으로, 정확한 위치 감지를 위해 측량센서(100)의 중심에 고정 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 위치감지부(130)는 GPS센서로 구비되어, GPS 위성과의 통신을 통해 해당 위치의 좌표를 실시간으로 제어부에 전송하는 것이 바람직하다. 그러나, GPS센서는 일 실시예일 뿐이며, 해당 위치의 좌표를 인식하고 측정할 수 있는 위치 센서는 어느 것이든 대체될 수 있다. 따라서, 측량센서(100)가 이동함에 따라 변화되는 위치 좌표를 제어부로 전송할 수 있으며, 후술될 단말기(400)로 계산값이 전송되어 확인될 수 있다.

눈금부(140)는 후술될 전도성 유체(150)와 전기적 접촉하여 측량면의 기울기를 측정하도록 소정의 간격 이격되어 둘 이상 구비되는 것으로, 전도체로 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게는 전기가 흐를 수 있는 선으로 구비될 수 있으며, 각 눈금부(140)는 회로기판과 연결되어, 눈금부(140)에 전도성 유체(150)가 접하면, 해당 눈금부(140)와 전기적 연결을 하여 해당 전기적 신호가 송수신부(120)를 통해 제어부로 전달될 수 있다. 제어부에서는 전기적 신호가 전달된 눈금부(140)의 위치 및 개수 등을 전달받아 기울기를 계산할 수 있다. 상세하게, 눈금부(140)는 소정 간격 이격되어 복수개 구비되되, 동일 간격으로 이격되어 구비됨으로써 전도성 유체(150)와 전기적 접촉하는 눈금부(140)의 개수 또는 위치에 따라 기울기 계산이 용이할 수 있다.

전도성 유체(150)는 상술한 눈금부(140)와 전기적 접촉을 통해 기울기가 측정되는 구성으로, 전류가 흐를 수 있는 액체로 구비되는 것이 가장 바람직하다. 케이스부(110) 내측에 구비되어 측량센서(100)가 도 1에서와 같이 평평한 지면에 위치하면, 전도성 유체(150)의 표면은 지면과 평행하게 위치될 수 있으며, 이때 전도성 유체(150)는 눈금부(140) 전체와 전기적 접촉을 할 수 있다. 그러나, 지면이 소정의 각도로 기울어진 경우, 전도성 유체(150)는 눈금부(140) 중 일부와 전기적 접촉을 할 수 있으며, 이때 전도성 유체(150)가 전기적 접촉하는 눈금부(140)의 개수 또는 접촉면의 위치를 송수신부(120)를 통해 제어부로 전달하여, 제어부에서 측량면의 기울기를 계산할 수 있다. 계산된 기울기 결과값은 서버에 저장되어 단말기(400)로 표출될 수 있다.

카메라부(160)는 실시간으로 측량센서(100)가 이동됨에 따라 장애물 감지 및 영상을 획득하는 구성이다. 상세하게, 카메라부(160)는 측량센서(100)의 이동 방향에 따라 촬영이 가능하도록 전면 및 후면 방향에 각각 하나씩 구비될 수 있으며, 위치센서(130)가 위치한 하측 바닥면에 하나 더 구비될 수 있다. 또한, 전면 및 후면뿐만 아니라 측면에도 하나씩 구비되어 세개 내지 다섯개로 구비되는 것이 바람직하다. 카메라부(160)에 의해 촬영되는 영상은 작업자의 컨트롤장치(300) 제어에 따라 실시간으로 단말기(400)를 통해서 확인되는 것이 바람직하다. 따라서, 작업자가 단말기(400)를 통해 측량센서(100)의 위치를 정확히 파악하고 장애물을 회피하며 측량을 진행할 수 있다. 또한, 카메라부(160)에 의해 촬영된 영상이 서버에 저장되어 측량 완료 후, 해당 위치의 측량 결과값과 촬영된 영상을 매칭하여 확인함으로써, 측량 작업이 보다 정확하고 용이할 수 있다.

이동부(170)는 작업자가 컨트롤장치(300)를 제어함에 따라 회전운동 함으로써 측량센서(100)를 이동시키는 구성으로, 측량센서(100)의 하면에 둘 이상 구비될 수 있다. 상세하게, 이동부(170)는 회전운동 하되 좌우 각도 이동 가능한 원형의 바퀴 형상일 수도 있으나, 구 형상으로 구비되어 자유 자재로 원하는 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 이동부(170)는 작업자가 조정하는 컨트롤장치(300)의 제어 신호를 송수신부(120)에서 수신받아 제어되는 것이 바람직하다.

결합홈(180)은 측량센서(100)의 하면에 하나 이상 음각 형성된 홈으로, 후술될 측량막대가 결합되는 홈이다. 보다 상세한 설명은 측량막대와 함께 뒤에서 후술하도록 한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 측량센서(100)의 기울기 감지 원리를 상세히 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서의 컨트롤장치에 의해 이동되는 모습을 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 측량센서(100)는 상술한 바와 같이 작업자의 컨트롤장치(300)제어에 의해 지면을 따라 이동될 수 있다. 이때, 컨트롤장치(300)는 방향제어 및 속도제어가 가능한 리모컨일 수 있다. 컨트롤장치(300)의 제어에 의해 측량센서(100)의 하면에 구비된 이동부(170)가 회전운동 및 방향전환을 통해 이동될 수 있다. 도 2에서와 같이, 지면이 고르지 못한 경우, 측량센서(100)의 이동에 따라 지면의 형상대로 전도성 유체(150)가 이동될 수 있다. 상세하게, 전도성 유체(150)는 점도가 낮은 액체상태의 전도성 물질로, 중력에 따라 표면이 중력 방향에 수직하도록 유지될 수 있다. 즉, 전도성 유체(150)의 표면은 중력 방향에 수직하도록 유지되되, 눈금부(140)와 전기적 접촉하는 접촉면의 면적이 달라질 수 있다. 구체적으로, 도 2에서와 같이 측량면의 기울기에 따라 전도성 유체(150)가 전기적 접촉하는 눈금부(140)의 개수, 접촉면의 위치 및 접촉면의 넓이가 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명의 측량센서(100)가 측량면을 따라 이동하면서 실시간으로 전도성 유체(150)와 눈금부(140)가 전기적 접촉하는 개수 또는 접촉면의 위치 등이 변화하게 되는데, 이러한 측정값은 실시간 송수신부(120)를 통해 제어부로 전송될 수 있다. 제어부에서는 측정값을 수신받아 측량면의 기울기를 계산하여 서버에 저장 및 단말기(400)에 표출할 수 있다. 단, 이때 전도성 유체(150)는 측량면이 평평한 경우, 도 1과 같이 양끝단에 위치한 눈금부(140) 모두와 전기적 접촉을 할 수 있으며, 측량면이 어느 한 방향으로 기울기를 갖는 경우 일측 끝단 또는 타측 끝단 중 어느 한 끝단에 위치한 눈금부(140)와 전기적 접촉을 할 수 있다. 따라서, 양끝단에 위치한 눈금부(140) 모두에서 전도성 유체(150)의 전기적 접촉이 인식되지 않는 경우, 이물질이 투입되거나 눈금부(140), 전도성 유체(150) 또는 내부 회로 등 측량센서(100)에 문제가 발생된 것으로 확인할 수 있다. 따라서, 제어부는 둘 이상의 눈금부(140) 중 양끝단에 위치한 눈금부(140) 모두에서 전도성 유체(150)의 전기적 접촉을 인식하지 않는 경우, 단말기(400)에 경고 알림을 전송하여 단말기(400)를 통해 작업자는 측량센서(100)에 문제가 발생됨을 확인할 수 있다.

또한, 전도성 유체(150)는 액체로 어느 한 방향으로 쏠리더라도 복수의 눈금부(140) 중 전도성 유체(150)가 위치하는 접촉면의 눈금부(140)는 모두 전도성 유체(150)에 의해 연속적으로 전기적 접촉이 이루어질 수 있다. 즉, 전도성 유체(150)가 위치되는 일측 내지 타측까지의 접촉면에 위치된 눈금부(140)는 동시에 전기적 접촉을 인식해야 정상이다. 그러나, 전도성 유체(150)가 전기적 접촉하는 일측 내지 타측까지의 접촉면에 위치된 눈금부(140) 중 하나 이상의 전기적 접촉이 인식하지 않는 경우에도 이물질이 투입되거나 눈금부(140), 전도성 유체(150) 또는 내부 회로 등 측량센서(100)에 문제가 발생된 것으로 확인할 수 있다. 따라서, 제어부는 상기와 같은 경우에도 단말기(400)에 경고 알림을 전송하여 단말기(400)를 통해 작업자는 측량센서(100)에 문제가 발생됨을 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면 단말기(400)의 디스플레이 화면을 통해 작업자는 좌표 및 경사도 등을 확인할 수 있으며, 실시간 기록된 영상 및 3D 모델링 화면 등을 확인할 수도 있다. 이때, 단말기(400)는 측량센서(100)의 결과값 및 계산값을 전송하기 위한 별도의 단말기(400)일 수도 있으나, 종래의 PDA 또는 작업자의 스마트 폰 등의 단말기일 수도 있다. 또한, 단말기(400)에서 확인되는 화면은 작업자의 사무실 내의 컴퓨터 또는 노트북 등의 외부 단말기를 통해 동시에 확인됨으로써 여러 작업자가 동시에 업무를 수행할 수도 있다.

이하, 도 4를 참조하여 높이를 측정하는 측량막대를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측량센서 및 측량막대를 결합하는 과정을 나타낸 도면이다.

측량막대는 상측에 측량센서(100)가 결합되고, 길이조정을 통해 높이를 갖는 대상물을 측량하기 위한 구성이다. 상세하게, 측량막대는 제1 측량막대(210), 제2 측량막대(220), 제3 측량막대(230) 및 결합부(240)를 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 측량막대(210) 내지 제3 측량막대(230)는 예시일 뿐이고, 2개의 측량막대 이상의 측량막대가 길이조정 가능하도록 결합되어 구성될 수 있다. 보다 상세하게 결합부(240)는 상면에 결합홈(180)에 대응되는 형상의 결합돌출부(241)가 구비될 수 있으며, 결합홈(180)에 결합돌출부(241)가 끼움 결합되어, 길이조정됨으로써 높이가 측량될 수 있다. 구체적으로, 측량막대의 제1 측량막대(210), 제2 측량막대(220) 및 제3 측량막대(230)는 외측에 눈금이 표기될 수 있으며, 제1 측량막대(210)의 내직경과 제2 측량막대(220)의 외직경이 동일, 제2 측략막대(220)의 내직경과 제3 측량막대(230)의 외직경이 동일하도록 구비됨으로써 상하 길이조정이 될 수 있다. 따라서, 높이를 갖는 대상물을 측량 시, 측량막대에 표기된 눈금을 통해 대략적인 대상물의 높이를 측정할 수 있으며, 측량막대 상측에 결합된 측량센서(110)의 위치감지부(130)를 통해 좌표를 획득하여 높이를 측량할 수 있다. 또한, 대상물의 둘레방향을 따라 측량막대의 길이 방향이 접하도록 이동시킴으로써, 대상물의 둘레방향의 기울기 등을 측량할 수도 있다.

상기한 본 발명은 일 실시예에 관한 것으로 이는 실시예에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

100: 측량센서 110: 케이스부
120: 송수신부 130: 위치감지부
140: 눈금부 150: 전도성 유체
160: 카메라부 170: 이동부
180: 결합홈
210: 제1 측량막대 220: 제2 측량막대
230: 제3 측량막대 240: 결합부
241: 결합돌출부
300: 컨트롤장치 400: 단말기

Claims

컨트롤장치(300)의 제어에 의해 이동부(170)가 회전운동 함으로써 이동하는 측량센서(100);를 포함하고,
상기 측량센서(100)는,
케이스부(110);
상기 컨트롤장치(300)로부터 이동 제어신호를 수신받고, 상기 측량센서(100)에서 측량된 데이터를 제어부로 전송하는 송수신부(120);
측량센서(100)의 위치 좌표를 인식하고, 인식된 좌표를 상기 송수신부(120)에 의해 제어부로 전송하는 위치감지부(130);
케이스부(110) 내측에 전도성 물질로 구비된 전도성 유체(150);
상기 전도성 유체(150)와 전기적 접촉하여 측량면의 기울기를 측정하도록 소정의 간격 이격되어 둘 이상 구비되는 눈금부(140);
실시간으로 장애물 감지 및 영상을 획득하는 카메라부(160);
하면에 하나 이상 음각 형성된 결합홈(180); 및
상기 결합홈(180)에 결합돌출부(241)가 끼움 결합되어, 길이조정됨으로써 높이를 측량하는 측량막대;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 송수신부(120)에 의해 전송된 상기 위치 좌표 및 기울기를 계산하여 결과값을 서버에 저장하며,
둘 이상의 상기 눈금부(140) 중, 상기 전도성 유체(150)가 전기적 접촉하는 상기 눈금부(140)의 개수 또는 접촉면의 위치에 따라 측량면의 기울기를 계산하고,
단말기(400);를 더 포함하고,
상기 단말기(400)는,
상기 서버에 저장된 결과값을 표출하며,
상기 제어부는,
둘 이상의 상기 눈금부(140) 중 양끝단에 위치한 눈금부(140) 모두에서 상기 전도성 유체(150)의 전기적 접촉을 인식하지 않거나,
상기 전도성 유체(150)가 전기적 접촉하는 일측 내지 타측까지의 접촉면에 위치된 상기 눈금부(140) 중 하나 이상의 전기적 접촉이 인식하지 않는 경우,
상기 단말기(400)에 경고 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 측량장치.
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