KR102253156B1 - 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법 - Google Patents

레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원거리에서 길이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정 오차를 감소시킬 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 거리 측정기는 피측정물에 레이저를 조사하는 레이저 조사부, 피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 수광부, 복수의 제어 버튼을 구비하며 제어 신호를 전송하는 원격 제어기, 상기 원격 제어기에서 수신된 신호에 따라 상기 레이저 조사부를 회전시키는 구동부, 및 상기 수광부에서 수신된 제1 포인트와 제2 포인트 사이의 거리를 연산하는 치수 연산부를 포함한다.

Description

레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법{LASER DISTANCE MEASUREMET AND LASER DISTANCE MEASURING METHOD}
본 발명은 레이저를 이용하여 거리를 측정할 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저를 이용한 거리 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 거리측정기는 거리를 측정하고자 하는 목표물에 레이저를 쏘고 상기 발사된 레이저가 목표물에 반사되어 돌아온 시간 또는 전기적 신호를 측정한 다음, 상기 시간 또는 전기적 신호를 거리로 변환시켜서 측정자가 시각적으로 판단할 수 있도록 하는 장치로서, 표적물까지의 거리를 정확하게 측정하여 명중률을 높이기 위한 군사적 목적으로 개발되기 시작하였으며, 현재에는 건설 현장이나 대규모 설비를 구축하는 산업 현장 등에서도 유용하게 사용되고 있다.
이러한 레이저 거리 측정기는 레이저를 발생하는 장치와, 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광 검출기를 구비하며, 발사된 레이저가 표적물에 반사되어 되돌아온 시간 또는 전기적 신호를 측정하여 표적물까지의 거리를 계산하게 된다.
최근에는 휴대용 거리 측정기 등이 개발되고 있으며, 이러한 휴대용 거리 측정기는 라인 레이저를 조사하거나 레이저로 2개의 점을 찍어서 길이를 측정한다. 그러나 이러한 휴대용 거리 측정기는 사용자가 작업 환경에 직접 가서 거리를 측정해야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라 측정 방향이 잘못되면 길이 측정에 큰 오차가 발생하는 문제가 있다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 원거리에서 길이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정 오차를 감소시킬 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 거리 측정기는 피측정물에 레이저를 조사하는 레이저 조사부, 피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 수광부, 복수의 제어 버튼을 구비하며 제어 신호를 전송하는 원격 제어기, 상기 원격 제어기에서 수신된 신호에 따라 상기 레이저 조사부를 회전시키는 구동부, 및 상기 수광부에서 수신된 제1 포인트와 제2 포인트 사이의 거리를 연산하는 치수 연산부를 포함한다.
여기서, 상기 구동부는 상기 레이저 조사부를 롤링(rolling)시키는 제1 구동부, 상기 레이저 조사부를 피칭(pitching)시키는 제2 구동부, 상기 레이저 조사부를 요잉(yawing)시키는 제3 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 거리 측정기는 상기 상기 피측정물을 촬영하는 카메라와 상기 피측정물의 측단에 수직인 기준라인을 도출하는 엣지 기준라인 생성부, 상기 제1 포인트와 상기 제2 포인트를 이은 측정라인이 상기 기준 라인과 이루는 각도를 도출하는 오차각도 추출부와 상기 오차각도와 상기 측정라인을 기준으로 상기 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 거리 측정기는 중력방향을 측정하는 중력 센서와, 상기 제1 포인트와 제2 포인트를 이은 측정라인이 중력방향에 수직한 라인과 이루는 오차각도를 도출하는 오차각도 추출부와, 상기 오차각도와 상기 측정라인을 기준으로 상기 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 거리 측정 방법은 원격 제어기에서 전달된 신호를 수신하는 제어신호 수신 단계, 수신된 제어 신호에 따라 레이저 조사부를 회전시키면서 피측정물의 제1 포인트와 제2 포인트에 레이저를 조사하는 레이저 조사 단계, 피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신 단계, 및 상기 제1 포인트와 상기 제2 포인트를 연결하는 측정라인의 길이를 연산하는 치수 연산 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 거리 측정 방법은 상기 피측정물을 촬영하여 상기 제1 포인트가 위치하는 상기 피측정물의 엣지에 수직인 기준라인을 생성하는 엣지 기준라인 생성 단계와 상기 측정라인과 상기 기준라인이 이루는 오차각도를 도출하는 오차각도 추출 단계와 상기 오차각도와 상기 측정라인을 기준으로 상기 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 거리 측정 방법은 중력 센서를 이용하여 중력방향을 도출하고 카메라에 의하여 촬영된 이미지에 중력방향에 수직인 기준라인을 생성하는 중력방향 도출 단계와 상기 측정라인이 상기 기준라인과 이루는 각도를 도출하는 오차각도 추출 단계와 상기 오차각도를 기준으로 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 거리 측정 방법은 상기 중력방향 도출 단계와 선택적으로 실시되며 카메라에서 촬영된 이미지에서 상기 제1 포인트를 중심으로 하며 반경이 상이한 복수의 가상의 원을 생성하고 상기 제2 포인트가 위치하는 엣지의 지점 중에서 최소 반경을 갖는 가상의 원과 접하는 최소지점을 특정하고, 상기 최소지점과 제1 포인트를 직선으로 이은 선을 최단 경로로 설정하는 최단 경로 설정 단계를 더 포함하고, 상기 오차각도 추출 단계는 상기 최단 경로와 상기 측정라인이 이루는 오차각도를 추출하고, 상기 보정 연산 단계는 상기 측정라인의 길이와 상기 오차각도를 바탕으로 상기 피측정물의 치수를 보정할 수 있다.
또한, 상기 치수 연산 단계는 상기 레이저 조사부의 피칭, 요잉, 롤링 방향 변화 시에 서보모터 또는 각도센서에서 측정된 각도 변화 값과 상기 레이저 조사부와 상기 제1 포인트를 연결하는 제1 조사라인의 길이와 상기 레이저 조사부와 상기 제2 포인트를 연결하는 제2 조사라인의 길이를 이용하여 상기 측정라인의 길이를 연산할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 거리 측정기는 원격 제어기를 이용하여 원거리에서 레이저 조사부를 회전시키면서 원하는 지점에 레이저를 조사하고 조사된 포인트 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기의 레이저가 피측정물에 조사된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 레이저 거리 측정기에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(101)는 레이저 조사부(21), 수광부(22), 구동부(10), 치수 연산부(23), 통신부(24), 및 원격 제어기(25)를 포함할 수 있다. 본 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(101)는 공장 등의 천정에 고정 설치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 레이저 거리 측정기(101)는 공장의 벽면에 고정되거나, 레일을 따라 이동 가능하도록 설치될 수도 있다.
레이저 조사부(21)는 피측정물(PM1)을 향하여 레이저를 조사하며, 레이저 발진기를 포함한다. 레이저 조사부(21)는 원격 제어기(25)에 의하여 레이저 조사가 제어될 수 있다. 수광부(22)는 피측정물(PM1)에서 반사된 레이저를 수신한다. 수광부(22)는 일반적으로 레이저 거리 측정기에 적용 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
구동부(10)는 레이저 조사부(21)를 회전시키는데, 원격 제어기(25)에서 수신된 신호에 의하여 회전될 수 있다. 구동부(10)는 천정에 고정된 베이스 부재(11)와 베이스 부재(11)에 대하여 롤링(rolling)하는 제1 구동부(12), 제1 구동부(12)에 대하여 피칭(pitching)하는 제2 구동부(13), 제2 구동부(13)에 대하여 요잉(yawing)하는 제3 구동부(14)를 포함할 수 있다. 제1 구동부(12)는 베이스 부재(11)에 대하여 x축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 레이저 조사부(21)를 롤링시킬 수 있다. 제2 구동부(13)는 제1 구동부(12)에 y축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되어 레이저 조사부(21)를 피칭시킬 수 있다. 제3 구동부(14)는 제2 구동부(13)에 대하여 z축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되어 레이저 조사부(21)를 요잉시킬 수 있다.
제1 구동부(12), 제2 구동부(13), 제3 구동부(14)는 서보모터를 포함할 수 있으며, 제1 구동부(12), 제2 구동부(13), 제3 구동부(14)에는 각도 변화 값을 측정하는 각도센서가 설치될 수 있다.
통신부(24)는 원격 제어기(25)에서 데이터를 수신하고 원격 제어기(25)로 데이터를 전송할 수 있다. 통신부(24)는 원격 제어기(25)와 유선 또는 문선 통신으로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다. 특히 통신부(24)는 원격 제어기(25)와 적외선 통신, RF 통신, 와이파이 통신, 블루투스 통신, LTE 통신, 5G 통신, 로라통신, 지그비 통신 등의 방식으로 연결될 수 있다.
원격 제어기(25)는 복수의 제어 버튼(252)과 디스플레이(251)를 포함하며, 사용자에 의하여 입력된 제어 신호를 통신부(24)로 전송하고 데이터를 수신한다. 또한 원격 제어기(25)는 측정된 거리 데이터를 수신하여 디스플레이(251)에 표시할 수 있다.
사용자는 원격 제어기(25)를 이용하여 피측정물(PM1)에 레이저를 조사할 수 있으며, 특히 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)에 레이저를 조사할 수 있다. 여기서 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)는 피측정물(PM1)의 엣지 부분이 될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)는 사용자가 알기를 원하는 치수의 양쪽 끝 지점이 될 수 있다.
치수 연산부(23)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12) 사이의 거리를 연산하는데, 치수 연산부(23)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)를 연결하는 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다. 치수 연산부(23)는 제1 포인트(P11)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제1 조사라인(DL11)의 길이, 제2 포인트(P12)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제2 조사라인(DL12)의 길이 및 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각(A11)을 이용하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다. 여기서 측정라인(ML1)의 길이 삼각 측정법(Trigonometry)에 의하여 도출될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 방법으로 도출될 수 있다.
또한 치수 연산부는 제1 구동부(12), 제2 구동부(13), 제3 구동부(14) 에 설치된 서보모터 또는 각도센서를 이용하여 구동부들의 각도 변화 값을 측정하고, 측정된 각도 변화 값을 기초로 하여 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각(A11) 도출할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 길이 측정 방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 제어 신호 수신 단계(S101), 레이저 조사 단계(S102), 레이저 수신 단계(S103), 치수 연산 단계(S104)를 포함할 수 있다.
제어 신호 수신 단계(S101)는 원격 제어기(25)에서 전송된 신호를 유, 무선 통신으로 수신하며, 제어 신호의 수신은 통신부(24)에서 이루어질 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)는 수신된 제어 신호에 따라 레이저 조사부(21)를 회전시키면서 피측정물(PM1)의 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)에 레이저를 조사한다.
레이저 조사 단계(S102)에서 레이저 조사부(21)는 제1 구동부(12), 제2 구동부(13), 제3 구동부(14)에 의하여 회전될 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)에서 레이저 조사부(21)는 제1 구동부(12)에 의하여 롤링(rolling)되고, 제2 구동부(13)에 의하여 피칭(pitching)되며, 제3 구동부(14)에 의하여 요잉(yawing)될 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)는 레이저 조사부(21)가 롤링, 피칭, 요잉 방향 변화 시에, 서보모터 또는 각도센서를 이용하여 레이저 조사부의 각도 변화 값을 측정할 수 있다.
레이저 수신 단계(S103)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)에서 반사된 레이저를 수신한다. 치수 연산 단계(S104)는 수신된 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12) 사이의 길이를 연산하고, 연산된 길이를 원격 제어기(25)로 전송할 수 있다. 원격 제어기(25)는 치수 연산 단계(S104)에서 연산된 길이 정보를 디스플레이(251)에 표시할 수 있다.
또한 치수 연산 단계(S103)는 1 포인트(P11)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제1 조사라인(DL11)의 길이, 제2 포인트(P12)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제2 조사라인(DL12)의 길이 및 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각(A11)을 이용하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다.
또한, 치수 연산 단계(S103)는 요잉, 롤링 방향 변화 시에 서보모터 또는 각도센서에서 측정된 각도 변화 값과 제1 조사라인(DL11)의 길이와 제2 조사라인(DL12)의 길이를 이용하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다. 요잉, 롤링 방향 변화 시에 각도센서 등에 의하여 측정된 각도 변화 값을 이용하여 경사각(A11)이 도출될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 원격 제어기(25)와 천정에 설치된 레이저 거리 측정기(101)를 이용하여 원격지에서 피측정물(PM1)의 치수를 용이하게 측정할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기의 레이저가 피측정물에 조사된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(102)는 카메라(35), 엣지 기준라인 생성부(31), 오차각도 추출부(32), 및 보정 연산부(33)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(102)는 레이저 조사부(21), 수광부(22), 구동부(10), 치수 연산부(23), 통신부(24), 원격 제어기(25), 카메라(35), 엣지 기준라인 생성부(31), 오차각도 추출부(32), 및 보정 연산부(33)를 포함할 수 있다.
카메라(35)는 구동부(10)에 고정 설치될 수 있으며, 원격 제어기(25)에 의하여 회전될 수 있다. 카메라(35)는 레이저가 조사되는 전방을 촬영하며 카메라(35)에서 촬영된 이미지 및 영상은 원격 제어기(25)로 전송될 수 있다.
엣지 기준라인 생성부(31)는 카메라(35)에서 촬영된 이미지에서 엣지에 수직인 가상의 기준라인(SL2)을 생성한다. 엣지 기준라인 생성부(31)는 피측정물(PM2)의 정확한 폭, 길이 등을 측정하기 위해서 피측정물(PM2)의 엣지에 수직인 가상의 기준라인(SL2)을 생성하는데, 엣지 기준라인 생성부(31)는 피측정물(PM2)이 직사각 물체이나 사각판, 이어진 강판 등인 경우에 기준라인(SL2)을 생성할 수 있다. 엣지 기준라인 생성부(31)는 촬영된 이미지에서 제1 포인트(P21)를 지정하고, 이미지를 분석하여 제1 포인트(P21)에서 피측정물(PM2)의 엣지에 수직인 가상의 기준라인(SL2)을 생성한다.
측정라인(ML2)이 피측정물의 측방향으로 이어진 경우 엣지는 측단이 될 수 있으며, 측정라인(ML2)이 피측정물의 높이방향으로 이어진 경우 엣지는 상단 또는 하단이 될 수 있다.
오차각도 추출부(32)는 이미지를 분석하여 제1 포인트(P21)와 제2 포인트(P22)를 연결하는 측정라인(ML2)과 가상의 기준라인(SL2)이 이루는 오차각도(EA21)를 추출한다. 사용자가 측정하고자 하는 제1 포인트(P21)와 제2 포인트(P22)를 지정할 수 있으나, 이러한 제1 포인트(P21)와 제2 포인트(P22)가 연결되는 측정라인(ML2)은 제1 포인트(P21)가 위치하는 엣지에서 제2 포인트(P22)가 위치하는 엣지까지 최단 거리가 아닐 수 있다. 이에 따라 강판 등의 폭을 측정하는 경우에는 엣지에서 직각인 기준라인(SL2)과 측정라인이 작은 오차각도(EA21)를 가질 수 있다.
보정 연산부(33)는 측정라인(ML2)의 길이와 오차각도(EA21)를 바탕으로 보정된 치수를 연산하여 도출한다. 보정된 치수는 측정라인(ML2)과 오차각도(EA21)의 코사인 곱으로 도출될 수 있다. 보정 연산부(33)에서 보정된 치수는 측정라인(ML2)의 길이와 함께 원격 제어기(25)로 전송되어 사용자가 실제 측정된 길이와 보정된 길이를 함께 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 제어 신호 수신 단계(S201), 레이저 조사 단계(S202), 레이저 수신 단계(S203), 치수 연산 단계(S204), 엣지 기준라인 생성 단계(S205), 오차각도 추출 단계(S206), 및 보정 연산 단계(S207)를 포함할 수 있다. 본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 엣지 기준라인 생성 단계(S205), 오차각도 추출 단계(S206), 및 보정 연산 단계(S207)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법과 동일하므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
엣지 기준라인 생성 단계(S205)는 피측정물(PM2)을 촬영하여 이미지를 생성하고 이미지를 분석하여 제1 포인트(P21)가 위치하는 피측정물(PM2)의 엣지에 수직인 가상의 기준라인(SL2)을 생성한다.
오차각도 추출 단계(S206)는 제1 포인트(P21)와 제2 포인트(P22)를 이은 측정라인(ML2)과 기준라인(SL2)이 이루는 오차각도(EA21)를 도출한다. 오차각도 추출 단계(S206)는 이미지를 분석하여 가상의 기준라인(SL2)과 측정라인(ML2)이 이루는 각도를 추출한다.
보정 연산 단계(S207)는 오차각도(EA21)와 측정라인(ML2)일 기준으로 치수를 보정한다. 보정 연산 단계(S207)는 측정라인(ML2)과 오차각도(EA21)의 코사인 곱으로 측정라인을 보정할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 제2 실시예에 따르면 기준라인(SL2)과 오차각도(EA21)를 이용하여 측정라인(ML2)의 길이를 보정하여 보다 정확한 치수를 측정할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(103)는 카메라(45), 중력 센서(41), 최단경로 도출부(46), 오차각도 추출부(42), 및 보정 연산부(43)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(103)는 레이저 조사부(21), 수광부(22), 구동부(10), 치수 연산부(23), 통신부(24), 원격 제어기(25), 카메라(45), 중력 센서(41), 오차각도 추출부(42), 및 보정 연산부(43)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(103)는 구조물 위에 설치될 수 있으며, 특히 레일(50)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 작업장에는 레일(50)이 설치되고 베이스 부재(11)는 레일(50)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 베이스 부재(11)에는 자율 주행을 위한 바퀴가 설치되고 레이저 거리 측정기(103)는 원격 제어기(25)에 의하여 원하는 방향으로 이동할 수 있도록 이루어질 수도 있다.
레이저 조사부(21)는 피측정물(PM3)을 향하여 레이저를 조사하며, 구동부(10)는 레이저 조사부를 회전시킨다. 구동부(10)는 바닥에 고정되되 레일(50)을 따라 이동하는 베이스 부재(11)와 베이스 부재(11)에 대하여 롤링(rolling)하는 제1 구동부(12), 제1 구동부(12)에 대하여 피칭(pitching)하는 제2 구동부(13), 제2 구동부(13)에 대하여 요잉(yawing)하는 제3 구동부(14)를 포함할 수 있다.
통신부(24)는 원격 제어기에서 데이터를 수신하고 원격 제어기로 데이터를 전송할 수 있다. 원격 제어기(25)는 복수의 제어 버튼(252)과 디스플레이(251)를 포함하며, 사용자에 의하여 입력된 제어신호를 통신부로 전송하고 데이터를 수신한다.
치수 연산부(23)는 제1 포인트(P31)와 제2 포인트(P32)에 레이저 사이의 길이를 연산하며, 제1 포인트(P31)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제1 조사라인(DL31)의 길이, 제2 포인트(P32)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제2 조사라인(DL32)의 길이 및 제1 조사라인(DL31)과 제2 조사라인(DL32)이 이루는 경사각(A31)을 이용하여 측정라인(ML3)의 길이를 연산할 수 있다.
카메라(45)는 구동부(10)에 고정 설치될 수 있으며, 원격 제어기(25)에 의하여 회전될 수 있다. 카메라(45)는 레이저가 조사되는 전방을 촬영하며 카메라(45)에서 촬영된 이미지 및 영상은 원격 제어기(25)로 전송될 수 있다.
중력 센서(41)는 중력방향을 측정하는 센서로서 벽면이나 수직하게 세워진 피측정물(PM3)의 길이 등을 측정할 때 사용될 수 있다. 오차각도 추출부(42)는 카메라(45)에서 촬영된 이미지에서 중력방향에 수직인 가상의 기준라인(SL3)을 생성하고, 기준라인(SL3)과 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 측정라인(ML3)이 이루는 오차각도(EA31)를 추출한다.
보정 연산부(43)는 측정라인(ML3)의 길이와 오차각도(EA31)를 바탕으로 보정된 피측정물(PM3)의 치수를 연산하여 도출한다. 보정된 치수는 측정라인(ML3)과 오차각도(EA31)의 코사인 곱으로 도출될 수 있다. 보정 연산부(43)에서 보정된 길이는 측정라인(ML3)의 길이와 함께 원격 제어기(25)로 전송되어 사용자가 실제 측정된 길이와 보정된 길이를 함께 확인할 수 있다.
본 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(103)는 최단경로 도출부(46)를 더 포함할 수 있다. 최단경로 도출부(46)는 카메라(45)에서 촬영된 이미지에서 제1 포인트(P31)를 중심으로 하며 반경이 상이한 복수의 가상의 원을 생성하고 최소 반경을 갖는 가상의 원과 접하는 지점과 제1 포인트(P31)를 직선으로 이은 선을 최단 경로로 설정할 수 있다. 최단경로 도출부(46)는 바닥에 놓인 물체의 길이 및 폭을 측정할 때 보정을 위해서 최단경로를 제공한다. 최단경로 도출부(46)는 서로 평행한 엣지를 갖는 직사각형의 피측정물(PM3)의 폭 및 길이를 측정할 때 유용하게 사용될 수 있다.
오차각도 추출부(42)는 최단 경로와 측정라인(ML3)이 이루는 오차각도를 추출하고, 보정 연산부(43)는 측정라인(ML3)의 길이와 오차각도를 바탕으로 보정된 피측정물(PM3)의 치수를 연산하여 도출한다.
즉 본 제3 실시예에 따르면 중력방향에 수직으로 세워진 물체의 길이나 폭을 측정하는 경우에는 중력 센서(41)를 이용하여 중력방향을 기준으로 보정을 수행하고 바닥에 놓인 판상의 물체의 길이나 폭을 측정하는 경우에는 최단경로 도출부(46)를 이용하여 보정을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 제3 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 제어신호 수신 단계(S301), 레이저 조사 단계(S302), 레이저 수신 단계(S303), 치수 연산 단계(S304), 중력방향 도출 단계(S305), 오차각도 추출 단계(S306), 및 보정 연산 단계(S307)를 포함할 수 있다. 본 제2 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 중력방향 도출 단계(S305), 오차각도 추출 단계(S306), 및 보정 연산 단계(S307)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법과 동일하므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
중력방향 도출 단계(S305)는 중력 센서(41)를 이용하여 중력방향과 중력방향에 수직인 방향을 도출하고 카메라(45)에 의하여 생성된 이미지에 중력방향에 수직인 기준라인(SL3)을 생성한다.
오차각도 추출 단계(S306)는 이미지를 분석하여 제1 포인트(P31)와 제2 포인트(P32)를 이은 측정라인(ML3)과 중력방향에 수직인 기준라인(SL3)이 이루는 오차각도(EA31)를 도출한다. 보정 연산 단계(S307)는 오차각도(EA31)와 측정라인(ML3)을 기준으로 피측정물(PM3)의 치수를 보정한다.
본 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 최단경로 도출 단계를 더 포함할 수 있다. 최단경로 도출 단계는 중력방향 도출 단계(S305)와 선택적으로 실시될 수 있다. 즉, 세워진 면의 치수를 측정하는 경우에는 중력방향 도출 단계(S305)를 실행하고, 바닥에 높인 면의 치수를 측정하는 경우에는 최단경로 도출 단계를 실행할 수 있다.
최단경로 도출 단계는 카메라(45)에서 촬영된 이미지에서 제1 포인트(P31)를 중심으로 하며 반경이 상이한 복수의 가상의 원을 생성하고 제2 포인트(P32)가 위치하는 엣지의 지점 중에서 최소 반경을 갖는 가상의 원과 접하는 최소지점을 특정하고, 최소지점과 제1 포인트(P31)를 직선으로 이은 선을 최단 경로로 설정할 수 있다.
오차각도 추출 단계(S306)는 최단 경로와 측정라인(ML3)이 이루는 오차각도를 추출하고, 보정 연산 단계(S307)는 측정라인(ML3)의 길이와 오차각도를 바탕으로 보정된 피측정물의 치수를 보정한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
101, 102, 103: 레이저 거리 측정기
10: 구동부
11: 베이스 부재
12: 제1 구동부
13: 제2 구동부
14: 제3 구동부
21: 레이저 조사부
22: 수광부
23: 치수 연산부
24: 통신부
25: 원격 제어기
31: 엣지 기준라인 생성부
32, 42: 오차각도 추출부
33, 43: 보정 연산부
35, 45: 카메라
41: 중력 센서
46: 최단경로 도출부

Claims (9)

  1. 피측정물에 레이저를 조사하는 레이저 조사부;
    피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 수광부;
    복수의 제어 버튼을 구비하며 제어 신호를 전송하는 원격 제어기;
    상기 원격 제어기에서 수신된 신호에 따라 상기 레이저 조사부를 회전시켜서 레이저의 조사 방향을 제어하는 구동부;
    상기 수광부에서 수신된 제1 포인트와 제2 포인트 사이의 거리를 연산하는 치수 연산부;
    중력방향을 측정하는 중력 센서;
    상기 제1 포인트와 제2 포인트를 이은 측정라인이 중력방향에 수직한 라인과 이루는 오차각도를 도출하는 오차각도 추출부; 및
    상기 오차각도와 상기 측정라인을 기준으로 상기 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 레이저 조사부를 롤링(rolling)시키는 제1 구동부, 상기 레이저 조사부를 피칭(pitching)시키는 제2 구동부, 상기 레이저 조사부를 요잉(yawing)시키는 제3 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 원격 제어기에서 전달된 신호를 수신하는 제어신호 수신 단계;
    수신된 제어 신호에 따라 레이저 조사부를 회전시켜서 레이저의 조사 방향을 제어하며 피측정물의 제1 포인트와 제2 포인트에 레이저를 조사하는 레이저 조사 단계;
    피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신 단계;
    상기 제1 포인트와 상기 제2 포인트를 연결하는 측정라인의 길이를 연산하는 치수 연산 단계;
    상기 치수 연산 단계 이후에 실시되며 중력 센서를 이용하여 중력방향을 도출하고 카메라에 의하여 촬영된 이미지에 중력방향에 수직인 기준라인을 생성하는 중력방향 도출 단계;
    상기 중력방향 도출 단계 이후에 실시되며 상기 측정라인이 상기 기준라인과 이루는 각도를 도출하는 오차각도 추출 단계; 및
    상기 오차각도 추출 단계 이후에 실시되며 상기 오차각도를 기준으로 피측정물의 치수를 보정하는 보정 연산 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 중력방향 도출 단계와 선택적으로 실시되며,
    카메라에서 촬영된 이미지에서 상기 제1 포인트를 중심으로 하며 반경이 상이한 복수의 가상의 원을 생성하고 상기 제2 포인트가 위치하는 엣지의 지점 중에서 최소 반경을 갖는 가상의 원과 접하는 최소지점을 특정하고, 상기 최소지점과 제1 포인트를 직선으로 이은 선을 최단 경로로 설정하는 최단 경로 설정 단계를 더 포함하고,
    상기 오차각도 추출 단계는 상기 최단 경로와 상기 측정라인이 이루는 오차각도를 추출하고, 상기 보정 연산 단계는 상기 측정라인의 길이와 상기 오차각도를 바탕으로 상기 피측정물의 치수를 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 치수 연산 단계는 상기 레이저 조사부의 피칭, 요잉, 롤링 방향 변화 시에 서보모터 또는 각도센서에서 측정된 각도 변화 값과 상기 레이저 조사부와 상기 제1 포인트를 연결하는 제1 조사라인의 길이와 상기 레이저 조사부와 상기 제2 포인트를 연결하는 제2 조사라인의 길이를 이용하여 상기 측정라인의 길이를 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 방법.
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