KR200458683Y1 - 레이저빔을 이용한 포인팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대상물에 레이저빔을 조사하여 수평 또는 수직 기준선 설정을 위한 기준점을 신속하고 정확하게 표시할 수 있도록 한 포인팅 장치에 관한 것이다.
그 구성은, 전방으로 레이저빔을 발산하는 광조사부와, 상기 광조사부를 지지하는 거치대를 포함하는 포인팅 장치에 있어서, 상기 광조사부는, 내부에 레이저빔을 발산하는 광원이 구비되고, 상기 광원에서 발산된 레이저빔이 통과하는 도광로가 형성된 본체와, 상기 도광로를 따라 전후로 이동 가능하게 구비되며, 상기 광원에서 발산된 레이저빔을 집광하는 렌즈가 설치된 렌즈모듈과, 상기 렌즈모듈을 전후로 이동시켜 초점거리를 조절하는 렌즈이송부로 구성된다.

Description

레이저빔을 이용한 포인팅 장치{POINTING DEVICE USING LASER BEAM}

본 고안은 대상물에 수평 또는 수직 기준선을 설정하기 위해 사용되는 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물에 레이저빔을 조사하여 기준선 설정을 위한 지점을 표시할 수 있도록 한 포인팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물 시공시 구조물이 중력방향에 대하여 수평, 수직을 이루도록 시공하는 것은 구조물의 성능이나 내구성 등에 있어서 상당히 중요한 조건 중의 하나이다.

이에 따라, 건축이나 토목분야에서는 시공과정에서 수시로 구조물의 수평 또는 수직을 확인하기 위해 벽면이나 대상물에 수평 또는 수직 기준선을 설정하는 작업이 수행되고 있다.

상기와 같이, 수평 또는 수직 기준선을 설정함에 있어서 종래의 방식을 설명하면 다음과 같다. 지주의 수직 시공시에는 수직 기준선 설정이 필요한데 이때에는 천장에 추가 달린 긴 줄을 매달아 수직의 정확도를 측정하는 한편 팬이나 먹줄을 이용하여 수직 기준선을 표시하였다.

또한, 바닥면의 수평 시공시에는 수평 기준선 설정이 필요한데, 이때에도 상기 수직 기준선 설정과 마찬가지로 수평자 등을 이용하여 수평의 정확도를 측정하는 한편 팬이나 먹줄을 이용하여 수평 기준선을 표시하였다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 방식은, 추와 줄은 물론 수평계와 먹줄 등 여러가지 재래식 도구를 이용해야 함에 따라 준비 및 측정작업이 번거롭고 복잡할 뿐만 아니라 위치이동에 상당한 시간 및 인력이 소모되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 도구로는 미시적 관찰 및 측정은 가능하지만, 대형 구조물 시공시와 같이 대상물이 거대할 경우에는 거시적 관찰이 곤란함에 따라 정확한 기준선 설정작업이 불가능한 한계점이 있었다.

이에 따라, 근래에는 건설현장에서 수직 및 수평선상을 정확하게 측정하기 위해서 자동레벨이나 데오도라이트 등의 측정기가 출시되어 있으나, 이러한 장비들은 상당히 고가이고 다소간의 전문 지식이 필요함은 물론 부피가 커서 취급이 불편하고 설치 및 해체과정이 복잡하여 쉽게 이용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,그 목적은 대상물에 레이저빔을 조사하여 수평 또는 수직 기준선 설정을 위한 기준점을 신속하고 정확하게 표시할 수 있도록 한 포인팅 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 실시예에 따른 포인팅 장치는, 전방으로 레이저빔을 발산하는 광조사부와, 상기 광조사부를 지지하는 거치대를 포함하되, 상기 광조사부는, 내부에 레이저빔을 발산하는 광원이 구비되고, 상기 광원에서 발산된 레이저빔이 통과하는 도광로가 형성된 본체와, 상기 도광로를 따라 전후로 이동 가능하게 구비되며, 상기 광원에서 발산된 레이저빔을 집광하는 렌즈가 설치된 렌즈모듈과, 상기 렌즈모듈을 전후로 이동시켜 초점거리를 조절하는 렌즈이송부로 구성된다.

상기 렌즈이송부는, 상기 렌즈모듈의 외측에 상기 도광로와 평행하게 장착되는 직선기어와, 상기 본체에 회전 자유롭게 설치되며 상기 직선기어와 치합되는 원형기어로 구성된다.

상기 렌즈는 빛을 한점으로 집광하는 볼록렌즈를 사용하며, 경우에 따라서는 빛을 선형으로 집광하는 선형집광렌즈를 추가로 장착하여 수평 또는 수직 기준선을 용이하게 설정할 수 있다.

작업자가 수평 상태를 확인할 수 있도록 본체상에 수평 게이지를 구비하여, 수평 또는 수직 기준선 설정시 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.

상기 거치대에는 상기 본체를 좌우로 회전시키는 좌우회전부가 구비된다. 이에 따라, 작업자는 대상물에 레이저빔을 발산하여 기준점을 표시하고 상기 본체를 좌측 또는 우측으로 회전시키면서 수평방향으로 다수의 기준점을 표시할 수 있다.

상기 거치대에는 상기 본체의 수평도를 조정하는 수평조정기가 구비되어, 지면의 수평도가 맞지 않는 경우에는 상기 수평조정기를 이용하여 상기 본체의 수평도를 맞출수 있다.

상기 거치대를 높낮이 조정이 가능하게 구성하고, 눈금자와 같은 측정수단을 구비하여 높낮이 변동량을 측정하면, 대상물의 높이를 측정하고자 하는 경우에 상기 대상물의 최상 및 최하단에 기준점을 표시하는 간단한 작업으로 정확한 측정이 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 포인팅 장치는, 하나의 집광용 렌즈를 이용하여 광원에서 발산되는 레이저빔의 초점을 조정하도록 구성되어, 대상물에 수평 또는 수직 기준선 설정을 위한 기준점을 신속하고 정확하게 표시할 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구성으로 휴대 및 조작성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 따른 측면도.
도 3은 본 고안의 일 실시예를 보인 작동상태도.
도 4은 도 1에 따른 광조사부를 보인 단면도.
도 5는 도 4에 따른 작동상태도.

이하, 본 고안의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1,2는 본 고안의 일 실시예를 보인 사시도 및 측면도이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예를 보인 작동상태도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 포인팅 장치에는, 전방으로 레이저빔을 발산하는 광조사부(10)와, 상기 광조사부의 하측에 구비되는 좌우회전부(20)와, 상기 좌우회전부의 하측에 구비되는 수평조정부(30)가 구비된다.

상기 광조사부(10)의 본체(11) 양측에는 회전형 레버(152)가 구비되는데, 상기 광조사부의 구조는 후술하는 도3 및 도4에서 상세하게 설명하기로 한다.

상기 좌우회전부(20)는 광조사부(10)를 수평조정부(30)상에서 좌우로 회전 시킬 수 있도록 구성되는데, 본 실시예는 내부에 수직으로 샤프트(미도시)가 설치되고 상기 샤프트를 중심으로 회전되는 일반적인 회전 메커니즘으로 구현되었다.

또한, 본 실시예에서는 좌우회전부(20)의 일측에 회전형 레버(21)를 설치하고, 상기 레버의 회전방향에 따라 광조사부(10)가 좌측 또는 우측으로 회전되며, 그 회전량을 정밀하게 조정할 수 있게 구성하였다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이 광조사부(10)를 지면에서 소정 높이에 설치하기 위해 삼각대와 같은 구조의 거치대(40)가 구비되는데, 상기 거치대의 일측 다리에는 상기 광조사부가 거치되는 슬라이더(41)가 장착되고, 상기 슬라이더의 위치를 고정 및 해제하는 클램프(42)가 구비된다. 상기 슬라이더 설치되는 일측 다리에는 눈금이 표시된다. 상기 눈금은 바닥으로부터의 수직 높이를 표시할 수도 있고, 이와 달리 실제 거리를 표시할 수도 있다.

종래에는 수직 기준선이나 수평 기준선을 정하기 위하여, 알고자 하는 부위에 스타프(일자로된 자)를 작업자가 갖다 대어서 정하였다. 이에 따라서 둘 이상의 작업자가 필요로 하며, 작업시간이 길어지게 된다.

본 고안에 따르면, 슬라이드가 거치대 일측 다리를 따라서 승하강하면서 높이 조절이 가능하다. 이에 따라서 작업 시간이 단축되고, 작업자가 혼자서 높이 조절이 가능하게 된다.

상기 거치대(40)가 평평하지 않은 지면에 설치되는 경우, 광조사부(10)의 수평도가 맞지 않음에 따라 수평 또는 수직 기준선 설정이 곤란해지는데, 이 경우 상기 수평조정부(30)를 이용하여 상기 광조사부의 수평도를 맞추게 된다.

이때, 사용자가 광조사부(10)의 수평도를 용이하게 체크할 수 있도록 본 실시예에서는 도3에 도시된 바와 같이 본체(10)의 상측에 수평게이지(16)가 설치된다.

상기 수평조정부(30)에는 광조사부(10)의 회전축선을 중심으로 세개의 수평조정기(31)가 방사상으로 배치되며, 사용자는 상기 수평조정기를 각각 조정하여 상기 광조사부의 수평도를 정밀하게 셋팅할 수 있게 된다.

상기 수평조정기(31)는 각각 독립적으로 작동되며, 중심축을 기준으로 좌우로 회전되는데 회전방향에 따라 상부 구조물 즉 수평회전부(20) 및 광조사부(10)를 미세하게 올리거나 내리도록 구성된다. 이는 산업에서 널리 이용되는 높이 조절수단으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4은 도 1에 따른 광조사부를 보인 단면도이고, 도 5는 도 4에 따른 작동상태도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광조사부(10)는, 내부 일측에 레이저빔을 발산하는 광원(12)이 구비되고, 상기 광원에서 발산된 레이저빔이 통과하는 도광로(13)가 형성된 본체(11)와, 상기 도광로를 따라 전후로 이동 가능하게 구비되며, 상기 광원에서 발산된 레이저빔을 집광하는 렌즈(140)가 설치된 렌즈모듈(14)과, 상기 렌즈모듈을 전후로 이동시켜 초점거리를 조절하는 렌즈이송부(15)로 구성된다.

상기 렌즈모듈(14)은 원통형의 케이스 형태로 구성되며 전방에 한 개의 렌즈(140)가 장착되는데, 필요에 따라 렌즈를 추가로 장착하거나 교체할 수 있도록 탈착 가능한 구조로 설계된다.

상기 렌즈(140)는 빛을 한점으로 집광하는 볼록렌즈가 사용되며, 경우에 따라서는 볼록렌즈의 전방에 빛을 선형(Line Type)으로 집광하는 선형집광렌즈(ex. 실린더리컬 렌즈 등)를 추가로 장착하여 수평 또는 수직 기준선을 용이하게 설정할 수 있다.

상기 렌즈이송부(15)는, 렌즈모듈(14)의 상부에 길이방향으로 장착되는 직선기어(150)와, 상기 직선기어와 치합되는 원형기어(151)로 구성된다. 상기 원형기어는 본체(11)에 회전 자유롭게 설치되며, 양측에는 도 1 및 도 2에 도시된 레버(152)가 구비되어 사용자가 손쉽게 조작할 수 있다.

즉, 사용자가 레버(152)를 회전시키면 원형기어(151)가 같은 방향으로 회전하게 되고, 상기 원형기어의 회전방향에 따라 직선기어(150)가 전진 또는 후진하게 됨으로써, 상기 직선기어와 일체로 구성된 렌즈모듈(14)의 전후 이동이 이루어지게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈이송부(15)의 조작에 따라 광원(12)과 렌즈(14) 사이의 거리(L)가 변화되는데, 상기 렌즈가 광원에서 가장 원거리에 위치된 경우를 L1, 가장 가깝게 위치된 경우를 L2로 표시하였다. 상기 거리(L)와 렌즈의 초점거리 사이의 관계를 설명하면 다음과 같다.

초점거리(f) 80mm인 볼록렌즈를 장착한 경우, 첫번째로 거리(L)를 80mm로 셋팅하게 되면 광원에서 발산된 레이저는 렌즈 통과시 집광되지 않고 직진하게 된다. 즉 전방의 대상물에 점 형태로 포인팅이 이루어지지 않게 된다.

두번째로 거리(L)를 80mm 이상으로 증가시키면, 광원에서 발산된 레이저가 렌즈 통과시 집광되어 전방의 대상물에 포인팅이 이루어지게 된다. 이때, 거리(L)가 증가함에 따라 렌즈와 포인팅 지점의 거리는 점차 가까워지게 된다. 이는 일반적인 광학의 원리로서 수학식 등 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이에 따라, 초점거리(f) 80mm인 볼록렌즈를 사용하는 경우, 거리(L)는 L2 = 80mm / L1 = 150mm 로 설계하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 포인팅 장치를 이용하여, 공사현장에서 수평선상의 기준을 정하고 공사를 진행하기 위하여 수평 기준선을 설정하는 공정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 거치대(40)를 이용하여 광조사부(10)를 소정 높이에 설치한 후, 수평조정기(31)를 이용하여 광조사부(10)가 지면과 수평인 상태를 유지하도록 셋팅한다. 이때, 작업자는 본체(11)에 구비된 수평 게이지(16)를 통해 수평 상태를 체크하면서 셋팅작업을 수행한다.

광조사부(10)의 수평조정이 완료되면, 광원(12)을 ON 시킨 후 본체(11)에 구비된 초점조정용 레버(10)를 조작하여 전방의 대상물에 레이저빔을 집중시킨다. 초점조정이 완료되면 포인팅된 위치에 펜 등의 마킹수단으로 기준점을 마킹한다.

그 다음에는, 에너지 절약을 위해 광원(12)을 OFF 시킨 후 좌우회전부(20)에 구비된 레버(21)를 조작하여 광조사부(10)를 좌측 또는 우측으로 소정거리 만큼 회전시킨다. 그 후 광원(12)을 ON 시켜 초점조정 후 두번째 기준점을 마킹한다.

상술한 바와 같이, 수평방향으로 두 개의 기준점이 마킹되면 기준점을 연결하여 수평 기준선을 설정할 수 있게 되며, 이를 기준으로 각종 공사를 진행하게 되는 것이다.

한편, 본 실시예에 따른 포인팅 장치는 거치대 상에서 광조사부(10)의 높낮이를 조정할 수 있도록 구성되는데, 이는 건설/토목공사 현장에서 사용되는 각종 측량장치에 구비된 높낮이 조정수단과 동일 또는 유사한 구조를 사용함에 따라 도시 및 설명은 생략하였다.

이에 따라, 공사현장에서 수직선상의 기준을 정하고 공사를 진행하기 위하여 수직 기준선을 설정하는 공정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 거치대(40)를 이용하여 광조사부(10)를 소정 높이에 설치한 후, 수평조정기(31)를 이용하여 광조사부(10)가 지면과 수평인 상태를 유지하도록 셋팅한다. 이때, 작업자는 본체(11)에 구비된 수평 게이지(16)를 통해 수평 상태를 체크하면서 셋팅작업을 수행한다.

광조사부(10)의 수평조정이 완료되면, 광원(12)을 ON 시킨 후 본체(11)에 구비된 초점조정용 레버(10)를 조작하여 전방의 대상물에 레이저빔을 집중시킨다. 초점조정이 완료되면 포인팅된 위치에 펜 등의 마킹수단으로 기준점을 마킹한다.

그 다음에는, 에너지 절약을 위해 광원(12)을 OFF 시킨 후 높낮이 조정수단을 조작하여 광조사부(10)를 상방 또는 하방으로 소정거리 만큼 이동시킨다. 그 후 광원(12)을 ON 시켜 초점조정 후 두번째 기준점을 마킹한다.

상술한 바와 같이, 수직방향으로 두 개의 기준점이 마킹되면 기준점을 연결하여 수직 기준선을 설정할 수 있게 된다. 이때, 볼록렌즈의 전방에 선형집광렌즈를 장착하면, 대상물에 직접 수평 또는 수직 기준선을 표시할 수 있으므로 기준점 마킹 및 연결작업이 불필요하게 된다.

한편, 상기한 바와 같이, 거치대(40)의 슬라이더(41)가 장착되는 다리에는 광조사부(10)의 높낮이 변동량을 측정할 수 있도록 측정수단 즉 눈금자(미도시)가 구비되는데, 상기 다리의 각도를 고려하여 상기 광조사부의 수직 이동량을 측정할 수 있도록 계산되어 있다. 이에 따라 대상물의 최상 및 최하단에 기준점을 표시하는 간단한 작업으로 대상물의 높이 측정이 가능하게 된다.

이상에서는 본 고안에서 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 광조사부 11: 본체
12: 광원 13: 도광로
14: 렌즈모듈 140: 렌즈
15: 렌즈이송부 150: 직선기어
151: 원형기어 152: 레버
16: 수평게이지
20: 좌우회전부 21: 레버
30: 수평조정부 31: 수평조정기
40: 거치대 41: 슬라이더
42: 클램프

Claims (7)

1. 전방으로 레이저빔을 발산하는 것으로, 내부에 레이저빔을 발산하는 광원과, 상기 광원에서 발산된 레이저빔이 통과하는 도광로가 형성된 본체와, 상기 도광로를 따라 전후로 이동 가능하게 구비되어 상기 광원에서 발산된 레이저빔을 집광하는 렌즈가 설치된 렌즈모듈과, 상기 렌즈모듈을 전후로 이동시켜 초점거리를 조절하는 렌즈이송부와, 상기 본체의 수평도를 조정하는 수평조정기를 포함하는 광조사부;
   복수의 다리의 구조를 하여 상기 광조사부를 지지하는 거치대;
   상기 거치대의 다리들 중 하나에 상기 광조사부가 고정되도록 장착된 슬라이더;
   상기 슬라이더 위치를 고정 및 해제하는 클램프; 및
   상기 광조사부의 높낮이 변동량을 측정할 수 있도록, 상기 광조사부가 고정된 다리에 형성된 측정수단;
   을 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 포인팅 장치.
2. 제1항에 있어서 상기 렌즈이송부는,
   상기 렌즈모듈의 외측에 상기 도광로와 평행하게 장착되는 직선기어와
   상기 본체에 회전 자유롭게 설치되며 상기 직선기어와 치합되는 원형기어를포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 포인팅 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 렌즈의 전방에 레이저빔을 선형으로 집광하는 선형집광렌즈가 추가로장착되는 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 포인팅 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본체에는 수평 상태를 확인하는 수평 게이지가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 포인팅 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 거치대에는 상기 본체를 좌우로 회전시키는 좌우회전부가 구비된 것을
   특징으로 하는 레이저빔을 이용한 포인팅 장치.
6. 삭제
7. 삭제

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