KR200456684Y1 - 각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스 - Google Patents

각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스 Download PDF

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Abstract

본 고안은 각도 및 거리를 분할 및 측정하기 위한 컴퍼스에 관한 것으로서,구체적으로는 양 다리가 벌어져 이루는 각도와 거리를 자동으로 측정하여 디스플레이창에 수치로 표현하게 하여 각도 및 거리 측정이 용이하고 신속 정확하며 사용자의 편리성을 증대시킨 각도 및 거리 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스에 관한 것이다.
본 고안에서는, 일측 단부에 형성되는 힌지점을 기준으로 서로 벌어지거나 좁혀질 수 있도록 구성되는 한 쌍의 제1 및 제2축 다리(110,120); 상기 제1축 다리(110)에 일 측단이 고정되고, 상기 제2축 다리(120)에 고정되는 측정단자(122)와 슬라이딩 접촉하도록 결합하여 상기 제1 및 제2축 다리 간에 벌어진 각도를 측정하기 위한 원호 형상의 엔코더(140); 및 상기 힌지점 위치에 장착되는 것으로서, 상기 제1축 및 제2축 다리의 길이를 측정하는 반지름 측정기(133), 상기 엔코더로부터 입력된 각도 수치를 읽기 위한 엔코더 리더(134), 상기 반지름 측정기와 엔코더 리더의 수치값을 이용하여 각도(θ) 및 분할거리(d)를 산출하기 위한 연산장치(132) 및 산출한 각도(θ) 및 분할거리(d)를 디지털 수치로 표시하기 위한 디스플레이부(131)로 이루어지는 제어장치(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스에 관하여 개시한다.
디지털 컴퍼스, 제어장치, 제1축다리, 제2축다리, 엔코더, 측정단자, 슬라이딩 축심, 연필심, 연산장치, 디스플레이부, 반지름 측정기, 엔코더 리더

Description

각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스{Digital compasses useful for measuring angle and distance automatically}
본 고안은 각도나 길이를 분할하거나 측정하기 위한 컴퍼스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양측 다리를 벌려 벌어진 각도와 길이를 엔코더와 제어장치를 사용하여 측정 및 계산하여 디스플레이창에 디지털 수치로 자동으로 표현하여 줄 수 있도록 고안하여 편의성과 정확성을 향상시킨 디지털 컴퍼스에 관한 것이다.
컴퍼스는 주로 선을 분할하거나 원을 그리는 등의 도형 작도나 제도에 사용되는 것으로서 두 개의 다리를 서로 벌려 벌어진 각도나 길이를 옮기기 위한 것이다. 이러한 컴퍼스는 두 개의 다리 중 하나는 포인트가 예리한 중심바늘이 장착되고 다른 하나의 다리에는 연필이나 연필심을 장착하여 원을 그리거나 선을 분할하도록 하고 있다.
그런데, 종래의 컴퍼스는 두 다리의 벌어진 각도를 측정하기 위한 수단이 없어 벌어진 컴퍼스의 각도를 알려면 각도기가 반드시 필요다하는 불편이 존재하였다. 또한, 벌어진 두 다리의 끝단 간의 직선거리를 알기 위해서는 직선자 를 사용하여 직접 계측해야하는 등 매우 불편하였다.
따라서, 사용자가 컴퍼스의 다리를 벌려 작도나 제도를 하는 경우 벌어진 두 다리의 각도나 직선거리를 수치로 신속하게 자동으로 표현할 수 있도록 하면 매우 편리하게 될 것이다.
본 고안은 전술한 종래의 컴퍼스의 불편과 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 컴퍼스에 각도 및 거리를 자동으로 측정하여 수치로 표시하기 위한 장치를 부가하여 구성함으로써 각도 및 거리를 신속하고, 정확하며, 간편하게 읽을 수 있도록 구현하는 것이다.
전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 일측 단부에 형성되는 힌지점을 기준으로 서로 벌어지거나 좁혀질 수 있도록 구성되는 한 쌍의 제1 및 제2축 다리(110,120); 상기 제1축 다리(110)에 일 측단이 고정되고, 상기 제2축 다리(120)에 고정되는 측정단자(122)와 슬라이딩 접촉하도록 결합하여 상기 제1 및 제2축 다리 간에 벌어진 각도를 측정하기 위한 원호 형상의 엔코더(140); 및 상기 힌지점 위치에 장착되는 것으로서, 상기 제1축 및 제2축 다리의 길이를 측정하는 반지름 측정기(133), 상기 엔코더로부터 입력된 각도 수치를 읽기 위한 엔코더 리더(134), 상기 반지름 측정기와 엔코더 리더의 수치값을 이용하여 각도(θ) 및 분할거리(d)를 산출하기 위한 연산장치(132) 및 산출한 각도(θ) 및 분할거리(d)를 디지털 수치로 표시하기 위한 디스플레이부(131)로 이루어지는 제어장치(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스가 제공된다.
여기서, 상기 제1축 다리의 힌지점의 반대편 단부에는 슬라이딩 축심(111)이 슬라이딩 가능하게 내삽되고, 상기 제2축 다리의 힌지점의 반대편 단부에는 연필심(121)이 고정하여 부착된다.
본 고안의 디지털 컴퍼스에 의하면 도형 등의 작도나 제도시에 컴퍼스의 벌어진 두 다리 사이의 각도나 직선거리가 수치로 바로 디스플레이창에 표현되므로 사용자가 별도로 각도기나 직선자 등을 대고 일일이 측정할 필요가 없어 매우 편리하다. 또한, 제어장치에 의하여 각도와 거리값이 자동으로 신속하게 측정되며 그 정확도가 사용자의 수작업에 의한 계측보다 더 정확하다는 장점이 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 구성과 작동원리에 관하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 디지털 컴퍼스의 정면도이고, 도 2는 본 고안의 컴퍼스에 장착되는 제어장치의 구성도이며, 도 3은 본 고안의 컴퍼스를 이용하여 각도와 거리를 측정하기 위한 개념 설명도이다.
본 고안의 디지털 컴퍼스(100)는 기본적으로 제1 및 제2축 다리(110,120), 엔코더(140) 및 제어장치(130)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 및 제2축 다리(110,120)는 통상의 컴퍼스에서처럼 일정한 힌지점을 기준으로 서로 벌어질 수 있도록 구성된 것으로서, 두 다리의 길이는 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시한 것처럼, 제1 및 제2축 다리(110,120)의 연장선(일점쇄선)은 한 점에서 만나는 데 이점을 중심점(O)이라 한다.
상기 제1축 다리(110)의 단부에는 슬라이딩 축심(111)이 장착되는데, 상기 슬라이딩 축심(111)은 상기 제1축 다리(110)의 내부로 들어가거나 나올수 있도록 하여 그 돌출하여 노출되는 부분의 길이(r2)를 조절할 수 있도록 한다.
상기 제2축 다리(120)의 단부에는 연필심(121)이 고정 결합하도록 한다. 도시한 실시예와는 달리 종래의 컴퍼스에서 흔히 볼 수 있는 것처럼, 연필을 끼울 수 있는 클램프를 상기 제2축 다리(120)의 측면에 부착하여 여기에 연필을 고정시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기 제1축 다리(110)와 제2축 다리(120)에는 원호 형상의 엔코더(140)가 장착된다. 상기 원호형 엔코더(140)의 일측 단부는 상기 제1축 다리(110)에 고정되고, 상기 제2축 다리(120)에 고정된 측정단자(122)가 상기 원호형 엔코더(140) 상에서 슬라이딩 접촉하도록 구성된다. 즉, 상기 제2축 다리(120)가 벌어질 때 상기 접촉단자(122)가 상기 엔코더(140)와의 접촉을 유지하면서 엔코더(140) 상에서 슬라이딩하도록 구성된다.
상기 엔코더(140)는 회전각을 측정하기 위한 것으로서 종래의 일반적인 엔코더와 그 구성 및 작동원리가 동일하며 종래의 공지의 엔코더를 사용할 수 있다. 엔코더(140) 내부에는 그 원호상의 일정 지점마다 다수의 전기적 접촉단자 내지는 구멍이 형성되어 상기 측정단자(122)의 위치를 검출할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 제1 및 제2축 다리(110,120)의 힌지점 부근에는 액정 디스플레이부(131)를 구비한 제어장치(130)가 마련된다. 상기 제어장치(130)는 연 산장치(132), 엔코더 리더(134), 반지름 측정기(133), 메모리(135) 및 디스플레이부(131)로 구성된다. 또한, 상기 제어장치(130)의 전면 하단에는 온/오프 스위치(136), 모드 스위치(137) 및 영점 조절 스위치(138)가 마련된다.
도 3을 참조하여 본 고안의 컴퍼스에서 각도와 직선거리를 산출하는 예를 보이면 다음과 같다. 도 1에서 제1축 다리(110)와 제2축 다리(120)의 길이는 동일하게 구성하는데, 중심점(O)에서 연필심(121)의 첨단까지의 거리와 중심점(O)에서 슬라이딩 축심(111)의 첨단까지의 거리(r1+r2)를 같도록 조절한다. 만일 이 두 첨단까지의 거리가 서로 다른 경우에는 슬라이딩 축심(111)을 슬라이딩 조절하여 양 다리의 길이가 서로 같도록 조절한다. 상기 슬라이딩 축심(111)이 제1축 다리(110)의 단부로 부터 돌출하여 노출되는 길이(r2)의 조절은 수동으로 하거나 또는 리니어 모터 등의 수단을 채용하여 자동으로 슬라이딩 조절되도록 할 수 있다.
도 3에서 선분 OP1을 제1축 다리(110)의 슬라이딩 축심(111)의 첨단까지의 거리라고 하고, 선분 OP2를 제2축 다리(120)의 연필심(121)의 첨단까지의 거리라고 하면, 양 선분의 길이(r)는 서로 같다. 상기 양 선분 OP1 및 OP2의 길이는 중심점(O)를 중심으로 하고 반지름의 길이가 r인 원의 반지름과 같다. 상기 중심점(O)에서 선분 P1P2에 수직하게 그은 수선과 만나는 교차점을 H라 하면, 선분 P1H 와 선분 HP2의 길이는 같다. 따라서 삼각형 OP1H 및 OP2H는 서로 합동이다. 이때, ∠HOP2 를 θ/2 라고 하고, 선분 P1P2의 거리를 d라고 정의한다. 그러면, 제1 축 다리(110) 및 제2축 다리(120)의 벌어진 각도는 θ이고, 선분 P1P2의 거리 d가 바로 제1축 다리(110)와 제2축 다리(120) 첨단 간의 벌어진 거리가 된다.
컴퍼스의 벌어진 각도(θ)는 상기 엔코더(140)에 의하여 바로 계측되며, 상기 벌어진 거리(d)는 2rsin(θ/2)가 된다.
상기 반지름 측정기(133)는 중심점(O)에서 슬라이딩 축심(111)의 첨단까지의 거리를 측정하게 되는데, 슬라이딩 축심(111)이 슬라이딩 하는 제1축 다리(110)의 내부에 일정 간격으로 접촉단자를 설치하여 상기 반지름 측정기(133)에 전기적으로 신호를 보내거나 하는 방식으로 첨단까지의 거리, 즉, 반지름(r)을 측정할 수 있게 된다. 연산장치(132)는 상기 반지름 측정기(133)에서 전달된 r 값과 엔코더 리더(134)에서 전달된 θ 값을 읽어 컴퍼스의 벌어진 거리(d)를 계산하게 된다. 이렇게 함으로써 연상장치(132)에 의하여 계산된 각도(θ)와 거리(d)가 디스플레이부(131)에 자동으로 표시되게 되는 것이다. 상기 메모리(135)에는 각종 수치값과 계산 결과가 저장될 수 있다.
도면에서 미설명부호 150은 손잡이를 나타낸다.
도 1은 본 고안에 따른 디지털 컴퍼스의 정면도.
도 2는 본 고안의 컴퍼스에 장착되는 제어장치의 구성도.
도 3은 본 고안의 컴퍼스를 이용하여 각도와 거리를 측정하기 위한 개념 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 디지털 컴퍼스 110: 제1축다리
111: 슬라이딩 축심 120: 제2축다리
121: 연필심 122: 측정단자
130: 제어장치 131: 디스플레이부
132: 연산장치 133: 반지름 측정기
134: 엔코더 리더 135: 메모리
140: 엔코더

Claims (2)

  1. 일측 단부에 형성되는 힌지점을 기준으로 서로 벌어지거나 좁혀질 수 있도록 구성되는 한 쌍의 제1 및 제2축 다리(110,120);
    상기 제1축 다리(110)에 일 측단이 고정되고, 상기 제2축 다리(120)에 고정되는 측정단자(122)와 슬라이딩 접촉하도록 결합하여 상기 제1 및 제2축 다리 간에 벌어진 각도를 측정하기 위한 원호 형상의 엔코더(140); 및
    상기 힌지점 위치에 장착되는 것으로서, 상기 제1축 및 제2축 다리의 길이를 측정하는 반지름 측정기(133), 상기 엔코더로부터 입력된 각도 수치를 읽기 위한 엔코더 리더(134), 상기 반지름 측정기와 엔코더 리더의 수치값을 이용하여 각도(θ) 및 분할거리(d)를 산출하기 위한 연산장치(132) 및 산출한 각도(θ) 및 분할거리(d)를 디지털 수치로 표시하기 위한 디스플레이부(131)로 이루어지는 제어장치(130)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1축 다리의 힌지점의 반대편 단부에는 슬라이딩 축심(111)이 슬라이딩 가능하게 내삽되고, 상기 제2축 다리의 힌지점의 반대편 단부에는 연필심(121) 이 고정하여 부착되는 것을 특징으로 하는 각도 및 길이 측정이 자유로운 디지털 컴퍼스.
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