KR102362936B1 - 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서, 이를 포함하는 원거리 계측기 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전단 케이스(111)와, 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈(112)과, 레이저 발광모듈(112)을 제어하는 레이저 제어모듈(113)과, 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈(114)로 구성되는, 제1본체(110), 제1본체(110)가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스(121)와, 집광렌즈(114)와 정렬되어 집광렌즈(114)로부터 수광된 레이저를 감지하는 포토 디텍터(122)와, 포토 디텍터(122)에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판(123)으로 구성되는, 제2본체(120), 제어기판(123)과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부(미도시), 및 전후조정부(133), 좌우조정부(134) 또는 상하조정부(135)로 구성되는 지그에 의해 제1본체(110)와 제2본체(120)의 결합위치를 조정하여 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 레이저 발광모듈(112)과 포토 디텍터(122)의 초점을 정렬시킨 후, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성할 수 있는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 개시한다.
Description
본 발명은, 레이저 발광모듈과 포토 디텍터를 분리 구성하고 지그에 의해 3방향 정밀 조절하여 레이저 발광모듈의 초점을 정확히 정렬시킬 수 있고, 초점정렬된 상태에서 광학센서를 UV 본딩에 의해 조립하여 측정오차를 최소화할 수 있는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서, 이를 포함하는 원거리 계측기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 건축공사 현장 또는 토목공사 현장에서는 건축물 또는 토목구축물의 다양한 치수를 측정하기 위해서 원거리 계측기가 광범위하게 활용되고 있다.
이러한 원거리 계측기는 한 지점에 측정한 계측값과 다른 지점으로 이동하여 측정한 계측값을 연산하여서, 건축물 또는 토목구축물의 크기, 길이, 거리 또는 너비를 계측하기도 한다.
한편, 위험요소가 상존하는 현장 특성상, 측정위치로의 접근이 불가능한 경우가 종종 있으며, 상황에 따라 작업자가 측정이 쉽지 않은 측정위치로 불가피하게 이동하여야 하는 위험을 감수해야 하기도 한다.
또한, 현장에서의 계측 작업시, 건축물 또는 토목구축물의 불규칙한 형상과 무관하게 원거리에서의 계측 정밀도를 높이기 위해서는, 원거리 계측기를 구성하는 광학센서의 초점정렬이 매우 중요한 요소인데, 발광부인 레이저 발광모듈 또는 수광부인 집광렌즈와 반사된 레이저를 감지하는 포토 디텍터의 초점을 정밀하게 정렬시킬 필요성이 있다.
이에, 초점을 보다 정밀하게 정렬하여 측정오차를 최소화하고, 광학센서 조립을 보다 수월하게 수행할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레이저 발광모듈과 포토 디텍터를 분리 구성하고 지그에 의해 3방향 정밀 조절하여 레이저 발광모듈의 초점을 정확히 정렬시킬 수 있고, 초점정렬된 상태에서 광학센서를 UV 본딩에 의해 조립하여 측정오차를 최소화할 수 있는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서, 이를 포함하는 원거리 계측기 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 제1실시예는, 전단 케이스와, 전단부가 상기 전단 케이스의 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈과, 상기 레이저 발광모듈을 제어하는 레이저 제어모듈과, 전단부가 상기 전단 케이스의 타측에 노출되어 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈로 구성되는, 제1본체; 전단에 상기 제1본체가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스와, 상기 집광렌즈와 정렬되어 상기 집광렌즈로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터와, 상기 레이저 발광모듈의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 상기 레이저 제어모듈로 제공하고, 상기 포토 디텍터에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판으로 구성되는, 제2본체; 상기 제어기판과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부; 및 하부베이스 상의 일측에 고정되고, 상기 제1본체가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드와, 상기 제2본체가 상단에 안착되어 고정되는 베이스와, 상기 베이스를 전후방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 하부베이스 상의 타측에 고정되고 상기 좌우조정부를 상하방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부로 구성되는, 지그;를 포함하여, 상기 전후조정부, 상기 좌우조정부 또는 상기 상하조정부에 의한 결합위치를 조정하여 상기 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 상기 레이저 발광모듈과 상기 포토 디텍터의 초점을 정렬시킨 후, 상기 제1본체와 상기 제2본체를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 제공한다.
여기서, 상기 제1본체와 상기 제2본체를 UV 본딩하여 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 고정가이드의 상단에는 상기 제1본체가 안착되도록 만입형성된 안착공간이 형성되며, 상기 안착공간 상단에는 안착된 상기 제1본체의 상단을 가압하여 고정하는 고정판이 형성되고, 안착된 상기 제1본체의 측면을 가압하여 고정하는 측면고정레버가 형성되고, 상기 베이스는, 상기 제2본체가 안착되는 안착부와, 상기 안착부의 일측으로부터 힌지결합하여 상기 제2본체의 상단을 가압하여 고정하는 누름판과, 안착된 상기 제2본체의 상단을 가압하여 고정하는 상단고정레버와, 안착된 상기 제2본체의 측면을 가압하여 고정하는 측면고정레버와, 상기 안착부의 타측에 형성되어 상기 누름판과 상기 안착부의 힌지결합을 고정하는 후크와, 상기 안착부의 하단에 결합된 X축베이스로 구성되고, 상기 전후조정부는, 상기 X축베이스의 하단을 전후방향으로 스트로크하여 전후방향으로 이동시키는 제1회전레버와, 상기 X축베이스의 이동을 안내하는 가이드와, 상기 제1회전레버 및 상기 가이드가 결합된 Y축베이스로 구성되고, 상기 좌우조정부는, 상기 Y축베이스의 하단을 좌우방향으로 스트로크하여 좌우방향으로 이동시키는 제2회전레버와, 상기 Y축베이스의 이동을 안내하는 가이드와, 상기 제2회전레버 및 상기 가이드가 결합된 XY축베이스로 구성되고, 상기 상하조정부는, 상기 하부베이스 상에 고정된 고정베이스와, 상기 XY축베이스 하단에 고정된 스테이지베이스와, 상기 스테이지베이스가 고정된 가동베이스와, 상기 가동베이스의 상하이동을 안내하는 가이드와, 상기 가이드에 회전가능하도록 결합된 회전구와, 상기 회전구의 일측에 수직방향으로 접촉하고 상기 스테이지베이스의 하단에 고정된 수직봉과, 상기 회전구의 타측을 수평방향으로 스트로크하여 상기 회전구를 회전시켜 상기 스테이지베이스를 상하방향으로 이동시키는 제3회전레버로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1회전레버와 상기 제2회전레버와 상기 제3회전레버는 회전하여 1㎛ 단위로 전후 스트로크할 수 있다.
또한, 상기 전단 케이스의 하단 양측에는 슬라이더가 각각 형성되고, 상기 후단 케이스의 하단 양측에는 상기 슬라이더의 전후 슬라이딩을 안내하는 슬라이드홈이 각각 형성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예는 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 포함하는, 원거리 계측기를 제공한다.
본 발명의 제3실시예는, 전단 케이스와, 전단부가 상기 전단 케이스의 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈과, 상기 레이저 발광모듈을 제어하는 레이저 제어모듈과, 전단부가 상기 전단 케이스의 타측에 노출되어 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈로 구성되는, 제1본체를 준비하는 단계; 전단에 상기 제1본체가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스와, 상기 집광렌즈와 정렬되어 상기 집광렌즈로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터와, 상기 레이저 발광모듈의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 상기 레이저 제어모듈로 제공하고, 상기 포토 디텍터에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판으로 구성되는, 제2본체를 준비하는 단계; 상기 제어기판과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부를 연결하는 단계; 하부베이스 상의 일측에 고정되고, 상기 제1본체가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드와, 상기 제2본체가 상단에 안착되어 고정되는 베이스와, 상기 베이스를 전후방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 하부베이스 상의 타측에 고정되고 상기 좌우조정부를 상하방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부로 구성되는, 지그 상에서, 상기 제1본체 및 상기 제2본체가 결합된 광학센서를 상기 고정가이드 및 상기 베이스에 고정하는 단계; 상기 전후조정부, 상기 좌우조정부 또는 상기 상하조정부에 의한 결합위치를 조정하여 상기 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 상기 레이저 발광모듈과 상기 포토 디텍터의 초점을 정렬시키는 단계; 및 상기 제1본체와 상기 제2본체를 UV 본딩하여 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하는 단계;를 포함하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 레이저 발광모듈과 포토 디텍터를 분리 구성하고 지그에 의해 3방향 정밀 조절하여 레이저 발광모듈의 초점을 정확히 정렬시킬 수 있으며, 초점정렬된 상태에서 광학센서를 UV 본딩에 의해 조립하여 측정오차를 최소화할 수 있고, 원거리 계측기의 조립을 보다 간소하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 사용자는 원거리에서도 피측정물의 크기를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자는 환경이 좋지않은 건설현장 등에서도 용이하게 거리 및 크기 측정이 가능하다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 광학센서의 분해도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 광학센서 초점정렬을 위한 지그를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 지그의 분해사시도를 각각 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 지그에 의한 광학센서의 초점정렬 과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 포함하는 원거리 계측기를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 원거리 계측기에 의한 측정객체의 길이측정을 예시한 것이다.
도 8은 도 1의 광학센서의 실제 제품 사진을 예시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법의 순서도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 광학센서의 분해도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 광학센서 초점정렬을 위한 지그를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 지그의 분해사시도를 각각 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 지그에 의한 광학센서의 초점정렬 과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 포함하는 원거리 계측기를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 원거리 계측기에 의한 측정객체의 길이측정을 예시한 것이다.
도 8은 도 1의 광학센서의 실제 제품 사진을 예시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법의 순서도를 개략적으로 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 제1실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서는, 전체적으로, 전단 케이스(111)와, 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈(112)과, 레이저 발광모듈(112)을 제어하는 레이저 제어모듈(113)과, 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈(114)로 구성되는, 제1본체(110), 제1본체(110)가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스(121)와, 집광렌즈(114)와 정렬되어 집광렌즈(114)로부터 수광된 레이저를 감지하는 포토 디텍터(122)와, 포토 디텍터(122)에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판(123)으로 구성되는, 제2본체(120), 제어기판(123)과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부(미도시), 및 전후조정부(133), 좌우조정부(134) 또는 상하조정부(135)로 구성되는 지그에 의해 제1본체(110)와 제2본체(120)의 결합위치를 조정하여 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 레이저 발광모듈(112)과 포토 디텍터(122)의 초점을 정렬시킨 후, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하는 것을 요지로 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 전술한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서의 구성을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
우선, 제1본체(110)는 측정객체를 향해 레이저를 조사한 후 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는데, 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외형을 형성하는 전단 케이스(111)와, 전단부가 전단 케이스(111)의 전면 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈(112)과, 레이저 발광모듈(112)의 후단부에 형성되어 레이저 발광모듈(112)을 제어하는 레이저 제어모듈(113)과, 레이저 발광모듈(112)과 이격되어 전단부가 전단 케이스(111)의 전면 타측에 노출되어 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈(114)로 구성된다.
여기서, 레이저 발광모듈(112)은 650nm 파장의 레이저를 조사할 수 있다.
다음, 제2본체(120)는 측정객체로부터 반사된 레이저를 집광렌즈(114)를 통해 감지하고 전류로 변환하여 검출하는데, 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외형을 형성하고 전단에 제1본체(110)가 인입되어 결합되는 공간이 형성된 후단 케이스(121)와, 집광렌즈(114)와 정렬되어 집광렌즈(114)로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터(122)와, 레이저 발광모듈(112)의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 레이저 제어모듈(113)로 제공하고, 포토 디텍터(122)에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판(123)으로 구성된다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전단 케이스(111)의 하단 양측에는 슬라이더(114)가 각각 형성되고, 후단 케이스(121)의 하단 양측에는 슬라이더(115)의 전후 슬라이딩을 안내하는 슬라이드홈(124)이 각각 형성되어서, 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 전후 결합위치를 안정적으로 가이드할 수 있다.
다음, 제어부는, 도시되지는 않았으나, 제2본체(120)의 제어기판(123)과 유무선 통신하여 포토 디텍터(122)의 위치변화에 따른 전류값 변화를 실시간 모니터링한다.
이에, 제어부를 통해, 포토 디텍터(122)에 의해 변환된 전류에 대한 최대값이 모니터링되면, 집광렌즈(114)와 포토 디텍터(122)의 초점이 정확히 정렬된 상태이므로, 집광렌즈(114)와 포토 디텍터(122)의 초점정렬상태에서 제1본체(110)와 제2본체(120)를 조립하여 광학센서를 형성하게 된다.
한편, 후술하는 지그(130)를 통해서, 레이저 발광모듈(112)과 포토 디텍터(122)의 초점을 정확히 정렬시킨 후, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성한다.
예컨대, 지그(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부베이스(131a) 상에 고정되고, 제1본체(110)가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드(131)와, 제2본체(120)가 상단에 안착되어 고정되는 베이스(132)와, 베이스(132)를 전후방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부(133)와, 전후조정부(133)를 좌우방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부(134)와, 전후조정부(133)를 좌우방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부(134)와, 하부베이스(131a) 상의 타측에 고정되고 좌우조정부(134)를 상하방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부(135)로 구성된다.
즉, 전후조정부(133), 좌우조정부(134) 또는 상하조정부(135)에 의한 결합위치를 조정하여 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 레이저 발광모듈(112)과 포토 디텍터(122)의 초점을 정렬시킨 후, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성한다.
여기서, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 UV 본딩하여 결합시켜서 원거리 계측기용 광학센서를 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 지그(130)의 구성을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
고정가이드(131)는 하부베이스(131a) 상의 일측에 수직방향으로 고정되고, 고정가이드(131)의 상단에는 제1본체(110)가 안착되도록 만입형성된 안착공간(A)이 형성되며, 안착공간(A) 상단에는 안착된 제1본체(110)의 상단을 가압하여 고정하는 고정판(131b)이 형성되고, 안착된 제1본체(110)의 측면을 가압하여 고정하는 측면고정레버(131c)가 형성된다.
베이스(132)는, 제2본체(120)가 안착되는 안착부(132a)와, 안착부(132a)의 일측으로부터 힌지결합하여 제2본체(120)의 상단을 가압하여 고정하는 누름판(132b)과, 안착된 제2본체(120)의 상단을 가압하여 고정하는 상단고정레버(132c)와, 안착된 제2본체(120)의 측면을 가압하여 고정하는 측면고정레버(132d)와, 안착부(132a)의 타측에 형성되어 누름판(132b)과 안착부(132a)의 힌지결합을 고정하는 후크(132e)와, 안착부(132a)의 하단에 결합된 X축베이스(132f)로 구성되어서, 제2본체(120)를 고정한다.
전후조정부(133)는, X축베이스(132f)의 하단을 전후방향으로 스트로크하여 전후방향(X축방향)으로 이동시키는 제1회전레버(133a)와, X축베이스(132f)의 이동을 안내하는 한쌍의 가이드(133b)와, 제1회전레버(133a) 및 가이드(133b)가 결합된 Y축베이스(133c)로 구성되어서, 제1회전레버(133a)의 회전에 의해 전후 스트로크하여 제2본체(120)의 제1본체(110)에 대한 전후 결합위치를 조정한다.
좌우조정부(134)는, Y축베이스(133c)의 하단을 좌우방향으로 스트로크하여 좌우방향으로 이동시키는 제2회전레버(134a)와, Y축베이스(133c)의 이동을 안내하는 가이드(134b)와, 제2회전레버(134a) 및 가이드(134b)가 결합된 XY축베이스(134c)로 구성되어서, 제2회전레버(134a)의 회전에 의해 좌우 스트로크하여 제2본체(120)의 제1본체(110)에 대한 좌우 결합위치를 조정한다.
상하조정부(135)는, 하부베이스(131a) 상에 고정된 고정베이스(135a)와, XY축베이스(134c) 하단에 고정된 스테이지베이스(135b)와, 스테이지베이스(135b)가 고정된 가동베이스(135c)와, 가동베이스(135c)의 상하이동을 안내하는 가이드(135d)와, 가이드(135d)에 회전가능하도록 결합된 회전구(135e)와, 회전구(135e)의 일측에 수직방향으로 접촉하고 스테이지베이스(135b)의 하단에 고정된 수직봉(135f)과, 회전구(135e)의 타측을 수평방향으로 스트로크하여 회전구(135e)를 회전시켜 스테이지베이스(135b)를 상하방향으로 이동시키는 제3회전레버(135g)로 구성된다.
즉, 제3회전레버(135g)의 회전에 의한 전후 스트로크에 의해 회전구(135e)의 일측에 가압하면 회전구(135e)가 가이드(135d)에 결합된 회전축을 중심으로 회전하고, 가이드(135d)의 타측에 수직방향으로 접촉하는 수직봉(135f)을 상승시키거나 하강시켜서, 제2본체(120)의 제1본체(110)에 대한 상하 결합위치를 조정한다.
한편, 각각의 조정부(133, 134, 135)는 사용자가 직접 손으로 위치를 조정할 수도 있으며, 액츄에이터, 모터 등 기구를 이용하여 위치를 조정할 수도 있다. 하지만 상기 기구는 예시일 뿐이며, 필요시 상기 예시된 기구 이외의 장치 또는 구성을 이용해서도 조정부(133, 134, 135)의 위치 조정이 가능하다.
한편, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 고정구(135h)에 의해 가이드(135d)에 대한 가동베이스(135c)의 수직위치를 고정시킬 수도 있다.
이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1회전레버(133a)와 제2회전레버(134a)와 제3회전레버(135g)는 회전하여 1㎛ 단위로 정밀하게 X축방향과 Y축방향과 Z축방향으로 각각 전후 스트로크하여, 제2본체(120)의 제1본체(110)에 대한 전후, 좌우 및 상하 결합위치를 조정하여서, 포토 디텍터(122)에 의한 전류의 최대값에 해당하는 결합위치를 특정할 수 있다.
한편, 도 8은 도 1의 광학센서의 실제 제품 사진을 예시한 것으로서, 도 8을 참고하면, 레이저 발광모듈(112)과 레이저 제어모듈(113)은 제1본체(110)의 조립공간에 각각 삽입되어 결합되고, 레이저 제어모듈(113)은 제어기판(123)과 연결케이블(C)에 의해 연결되고, 포토 디텍터(122)는 제2본체(120)의 조립공간에 삽입되어 결합되고, 포토 디텍터(122)가 실장된 PCB기판은 제어기판(123)과 연결케이블(C)에 의해 연결되어 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 의한 원거리 계측기(200)는, 앞서 설명한 지그(130)에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 포함하여서, 결합된 두 개의 거리측정 레이저 광학센서에 의해 원거리로부터 측정객체와의 거리, 크기 및 너비를, 측정 객체와의 각도 및 거리와 상관없이, 정확하고 안정적으로 계측할 수 있도록 한다.
여기서, 두 개의 거리측정 레이저 광학센서 중 하나는 고정레이더(210)에 결합되고, 다른 하나는 고정레이더(210)로 일정각도로 회전가능한 가변레이더(220)에 결합되어서, 고정레이더(210)로부터의 측정 객체와의 거리와, 가변레이더(220)로부터의 측정 객체의 거리 및 회전 각도를 연산하여 측정 객체의 일단과 타단 사이의 길이를 계측하여서, 측정 객체와의 거리, 크기, 길이 및 너비를 측정 객체와의 측정 각도 및 거리와 상관없이 쉽게 계측할 수 있다.
예컨대, 도 7에 예시된 바와 같이, A의 측정 위치에서 B의 측정 위치로 이동하더라도, 각도 조절부(230)에 의해 가변레이더(220)의 회전 각도를 쉽게 변경하여서, 특정 측정 장소에 제한받지 않고 어디서나 측정객체를 정확하게 계측하도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법의 순서도를 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명의 제3실시예에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법은, 전체적으로, 제1본체 준비단계(S110)와, 제2본체 준비단계(S120)와, 제어부 연결단계(S130)와, 광학센서 지그 고정단계(S140)와, 제1본체와 제2본체의 초점정렬단계(S150)와, 제1본체와 제2본체의 UV 본딩단계(160)로 구성된다.
선행적으로, 제1본체 준비단계(S110)에서는, 전단 케이스(111)와, 전단부가 전단 케이스(111)의 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈(112)과, 레이저 발광모듈(112)을 제어하는 레이저 제어모듈(113)과, 전단부가 전단 케이스(111)의 타측에 노출되어 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈(114)로 구성되어 조립되는, 제1본체(110)를 준비한다.
후속하여, 제2본체 준비단계(S120)에서는, 전단에 제1본체(110)가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스(121)와, 집광렌즈(114)와 정렬되어 집광렌즈(114)로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터(122)와, 레이저 발광모듈(112)의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 레이저 제어모듈(113)로 제공하고, 포토 디텍터(122)에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판(123)으로 구성되어 조립되는, 제2본체(120)를 준비한다.
후속하여, 제어부 연결단계(S130)에서는, 제어기판(123)과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부를 연결한다.
후속하여, 광학센서 지그 고정단계(S140)에서는, 하부베이스(131a) 상의 일측에 고정되고, 제1본체(110)가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드(131)와, 제2본체(120)가 상단에 안착되어 고정되는 베이스(132)와, 베이스(132)를 전후방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부(133)와, 전후조정부(133)를 좌우방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부(134)와, 전후조정부(133)를 좌우방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부(134)와, 하부베이스(131a) 상의 타측에 고정되고 좌우조정부(134)를 상하방향으로 이동시켜 제1본체(110)에 대한 제2본체(120)의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부(135)로 구성되는, 지그(130) 상에서, 제1본체(110) 및 제2본체(120)가 결합된 광학센서를 고정가이드(131) 및 베이스(132)에 각각 고정한다.
후속하여, 제1본체와 제2본체의 초점정렬단계(S150)에서는, 전후조정부(133), 좌우조정부(134) 또는 상하조정부(135)에 의한 결합위치를 조정하여 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 레이저 발광모듈(112)과 포토 디텍터(122)의 초점을 정렬시킨다.
최종적으로, 제1본체와 제2본체의 UV 본딩단계(160)에서는, 제1본체(110)와 제2본체(120)를 UV 본딩하여 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하고, 결합완료된 광학센서를 원거리 계측기에 조립한다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의해서, 레이저 발광모듈과 포토 디텍터를 분리 구성하고 지그에 의해 3방향 정밀 조절하여 레이저 발광모듈의 초점을 정확히 정렬시킬 수 있으며, 초점정렬된 상태에서 광학센서를 UV 본딩에 의해 조립하여 측정오차를 최소화할 수 있고, 원거리 계측기의 조립을 보다 간소하게 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1본체 111 : 전단 케이스
112 : 레이저 발광모듈 113 : 레이저 제어모듈
114 : 집광렌즈 115 : 슬라이더
120 : 제2본체 121 : 후단 케이스
122 : 포토 디텍터 123 : 제어기판
124 : 슬라이드홈 130 : 지그
131 : 고정가이드 132 : 베이스
133 : 전후조정부 134 : 좌우조정부
135 : 상하조정부 200 : 원거리 계측기
210 : 고정레이더 220 : 가변레이더
230 : 각도 조절부
112 : 레이저 발광모듈 113 : 레이저 제어모듈
114 : 집광렌즈 115 : 슬라이더
120 : 제2본체 121 : 후단 케이스
122 : 포토 디텍터 123 : 제어기판
124 : 슬라이드홈 130 : 지그
131 : 고정가이드 132 : 베이스
133 : 전후조정부 134 : 좌우조정부
135 : 상하조정부 200 : 원거리 계측기
210 : 고정레이더 220 : 가변레이더
230 : 각도 조절부
Claims (10)
- 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈를 포함하는, 제1본체;
상기 집광렌즈로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터와, 상기 포토 디텍터에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판으로 구성되는, 제2본체;
상기 제1본체와 상기 제2본체의 상대적인 위치를 조절하는 지그를 포함하고,
상기 지그는,
하부베이스 상의 일측에 고정되고, 상기 제 1 본체가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드;
상기 제 2 본체가 상단에 안착되어 고정되는 베이스와, 상기 베이스를 전후방향으로 이동시켜 상기 제 1 본체에 대 한 상기 제 2 본체의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부;
상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제 1 본체에 대한 상기 제 2 본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부; 및
상기 하부베이스 상의 타측에 고정되고 상기 좌우조정부를 상하방향으로 이동시켜 상기 제 1 본체에 대한 상기 제 2 본체의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부로 구성되는 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
제1본체는,
전단 케이스와, 전단부가 상기 전단 케이스의 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈과, 상기 레이저 발광모듈을 제어하는 레이저 제어모듈을 포함하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제3항에 있어서,
상기 제어기판은,
상기 레이저 발광모듈의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 상기 레이저 제어모듈로 제공하고, 상기 포토 디텍터에 의해 생성된 전류를 검출하는 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제4항에 있어서,
상기 광학센서는,
상기 제어기판과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는,
상기 전후조정부, 상기 좌우조정부 또는 상기 상하조정부에 의한 결합위치를 조정하여 상기 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 상기 레이저 발광모듈과 상기 포토 디텍터의 초점을 정렬시킨 후, 상기 제1본체와 상기 제2본체를 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제5항에 있어서,
상기 제1본체와 상기 제2본체를 UV 본딩하여 결합시키는 것을 특징으로 하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제1항에 있어서,
상기 베이스는,
상기 베이스는, 상기 제2본체가 안착되는 안착부와, 상기 안착부의 일측으로부터 힌지결합하여 상기 제2본체의 상단을 가압하여 고정하는 누름판과, 안착된 상기 제2본체의 상단을 가압하여 고정하는 상단고정레버와, 안착된 상기 제2본체의 측면을 가압하여 고정하는 측면고정레버와, 상기 안착부의 타측에 형성되어 상기 누름판과 상기 안착부의 힌지결합을 고정하는 후크와, 상기 안착부의 하단에 결합된 X축베이스로 구성되고,
상기 전후조정부는, 상기 X축베이스의 하단을 전후방향으로 스트로크하여 전후방향으로 이동시키는 제1회전레버와, 상기 X축베이스의 이동을 안내하는 가이드와, 상기 제1회전레버 및 상기 가이드가 결합된 Y축베이스로 구성되는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제7항에 있어서,
상기 좌우조정부는, 상기 Y축베이스의 하단을 좌우방향으로 스트로크하여 좌우방향으로 이동시키는 제2회전레버와, 상기 Y축베이스의 이동을 안내하는 가이드와, 상기 제2회전레버 및 상기 가이드가 결합된 XY축베이스로 구성되고,
상기 상하조정부는, 상기 하부베이스 상에 고정된 고정베이스와, 상기 XY축베이스 하단에 고정된 스테이지베이스와, 상기 스테이지베이스가 고정된 가동베이스와, 상기 가동베이스의 상하이동을 안내하는 가이드와, 상기 가이드에 회전가능하도록 결합된 회전구와, 상기 회전구의 일측에 수직방향으로 접촉하고 상기 스테이지베이스의 하단에 고정된 수직봉과, 상기 회전구의 타측을 수평방향으로 스트로크하여 상기 회전구를 회전시켜 상기 스테이지베이스를 상하방향으로 이동시키는 제3회전레버로 구성되는 것을 특징으로 하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서.
- 제1항, 제3항, 제4항 및 제5항 중 적어도 어느 한 항에 의한 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서를 포함하는, 원거리 계측기.
- 전단 케이스와, 전단부가 상기 전단 케이스의 일측에 노출되어 측정객체를 향해 가시광선대역의 레이저를 조사하는 레이저 발광모듈과, 상기 레이저 발광모듈을 제어하는 레이저 제어모듈과, 전단부가 상기 전단 케이스의 타측에 노출되어 측정객체로부터 반사된 레이저를 수광하는 집광렌즈로 구성되는, 제1본체를 준비하는 단계;
전단에 상기 제1본체가 인입되는 공간이 형성된 후단 케이스와, 상기 집광렌즈와 정렬되어 상기 집광렌즈로부터 수광된 레이저를 광전효과에 의해 전류로 변환하는 포토 디텍터와, 상기 레이저 발광모듈의 레이저 발광을 위한 전류를 증폭하여 상기 레이저 제어모듈로 제공하고, 상기 포토 디텍터에 의해 생성된 전류를 검출하는 제어기판으로 구성되는, 제2본체를 준비하는 단계;
상기 제어기판과 통신하여 전류값 변화를 실시간 모니터링하는 제어부를 연결하는 단계;
하부베이스 상의 일측에 고정되고, 상기 제1본체가 상단에 안착되어 고정되는 고정가이드와, 상기 제2본체가 상단에 안착되어 고정되는 베이스와, 상기 베이스를 전후방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 전후 결합위치를 조정하는 전후조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 전후조정부를 좌우방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 좌우 결합위치를 조정하는 좌우조정부와, 상기 하부베이스 상의 타측에 고정되고 상기 좌우조정부를 상하방향으로 이동시켜 상기 제1본체에 대한 상기 제2본체의 상하 결합위치를 조정하는 상하조정부로 구성되는, 지그 상에서, 상기 제1본체 및 상기 제2본체가 결합된 광학센서를 상기 고정가이드 및 상기 베이스에 고정하는 단계;
상기 전후조정부, 상기 좌우조정부 또는 상기 상하조정부에 의한 결합위치를 조정하여 상기 제어부에 의해 최대 전류값이 수신되는 결합위치를 모니터링하여 상기 레이저 발광모듈과 상기 포토 디텍터의 초점을 정렬시키는 단계; 및
상기 제1본체와 상기 제2본체를 UV 본딩하여 결합시켜 원거리 계측기용 광학센서를 형성하는 단계;를 포함하는, 지그에 의해 초점 정렬된 원거리 계측기용 광학센서 제조방법.
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