KR20110092984A - 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 의하면, 레일이 설치되는 베이스에 제공되는 광원에서 발산되는 빛을 감지하여 레일의 직선도 및 평탄도를 측정하므로 보다 정확하게 레일의 직선도 및 평탄도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

레일의 직선도 및 평탄도 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING LINEARITY AND FLATNESS OF RAIL}
본 발명은 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 레일은 지반 또는 구조물 위에 설치되어 소정의 물체를 이동을 안내하기 위한 수단으로서 사용되는 것으로서, 다양한 산업 현장에서 사용되고 있다.
예를 들면, 레일은 갠트리(gantry)의 이동 안내 수단으로 사용될 수 있다. 갠트리는 수평 빔의 중간에 넓은 간격을 두고 지지대를 내려 다리 모양으로 만든 구조물로서, 무거운 기계, 재료 따위를 끌어 올리거나 운반하는 데 사용된다. 갠트리의 지지대는 한 쌍의 레일에 안착되어 상기 레일을 따라 이동될 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 다음과 같은 문제가 있다.
레일은 일반적으로 금속으로 형성되는데, 주변 온도에 따라 열팽창 및 열수축을 반복하게 된다. 이 때, 레일의 열팽창 및 열수축의 정도에 따라 레일의 직선도 및 평탄도가 변할 수 있다. 여기서, 레일의 직선도는 직선을 기준으로 좌우 방향으로 어긋난 정도를 의미하며, 레일의 평탄도는 직선을 기준으로 상하 방향으로 어긋난 정도를 의미한다.
또는, 레일 제작 시의 오차에 의해 레일의 직선도 또는 평탄도가 좋지 않을 수 있다.
레일의 직선도 및 평탄도가 좋지 않으면, 갠트리에 장착되는 절단기, 연삭기 등의 장비는 이송 시 지그재그로 움직이게 되므로 정밀한 작업을 할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 레일이 한 쌍으로 제공되는 경우, 각 레일의 직선도 또는 평탄도의 차이 또는 상기 갠트리의 동기 제어의 오차에 의해 레일을 따라 이동되는 갠트리가 비틀어져버리는 문제가 있다.
따라서, 레일의 직선도 및 평탄도는 지속적으로 모니터링될 필요가 있다. 최근에는 피아노선 및 접촉식 프로브를 사용하여 레일의 정렬 상태를 측정할 수 있는 기술이 제안되고 있으나, 보다 편리하고 신속, 정확하게 레일의 직선도 및 평탄도를 측정할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
본 발명의 실시예는, 레일의 직선도 및 평탄도를 정확하게 판단할 수 있는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 한 쌍의 레일을 따라 이동하는 갠트리의 비틀림도를 측정할 수 있는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치에는, 레일의 베이스에 제공되며, 적어도 상기 레일의 연장 방향을 향해 빛을 발산하는 발광부; 상기 레일을 따라 이동되는 이동체에 제공되며, 상기 발광부에서 발산된 빛을 수신하는 수광부; 및 상기 수광부에서 수신한 빛의 위치를 상기 레일의 연장 방향을 기준으로 하는 좌표계와 비교하여 상기 레일의 직선도 및 평탄도를 산출하는 제어부가 포함된다.
또한, 상기 발광부에는, 상기 레일의 연장 방향을 향해 빛을 발산하는 제 1 광원; 및 상기 레일의 상방을 향해 빛을 발산하는 제 2 광원이 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 광원에서 발산되는 빛과 상기 제 2 광원에서 발산되는 빛은 서로 성질이 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레일은 한 쌍으로 제공되고, 상기 제 2 광원은 서로 대응되는 위치에 한 쌍씩 상기 레일을 따라 다수 개 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수광부에는, 상기 발광부에서 발산된 빛이 포함된 영상을 촬영하는 영상장치; 및 상기 발광부에서 발산된 빛을 상기 영상장치로 안내하는 광안내부가 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광안내부는 하프 미러(half mirror)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직선도 및 상기 평탄도는 상기 좌표계의 기준과 상기 수광부에서 수신한 빛의 위치 사이의 편차를 기초로 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 의하면, 레일이 설치되는 베이스에 제공되는 광원에서 발산되는 빛을 감지하여 레일의 직선도 및 평탄도를 측정하므로 보다 정확하게 레일의 직선도 및 평탄도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 한 쌍의 레일을 따라 서로 마주보도록 설치되는 광원으로부터 발산되는 빛을 감지하여 이동체의 비틀림도를 함께 측정할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 상기 레일의 직선도와 평탄도 및 상기 이동체의 비틀림도를 높은 정밀도로 측정할 수 있으므로, 상기 레일을 이용한 공정에 있어서 정교한 작업이 수행될 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치가 설치된 레일을 개략적으로 보여주는 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치의 일부 사시도.
도 3은 도 1의 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터 발산된 빛이 수광부에 도달하는 과정을 보여주는 도면.
도 4는 도 1의 수광부에서 변환한 이미지의 일 예를 보여주는 도면.
도 5는 도 1에서 이동체가 비틀어진 모습을 보여주는 도면.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치가 설치된 레일을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치의 일부 사시도이고, 도 3은 도 1의 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터 발산된 빛이 수광부에 도달하는 과정을 보여주는 도면이다.
레일(100)은 지반 또는 구조물 등의 베이스(10) 위에 직선으로 설치된다. 상기 레일(100)은 이상적인 직선(Ideal line, IL)을 이룰 때 가장 이송 성능이 좋다는 것은 자명하므로, 설계 및 시공 시 상기 레일(100)은 상기 이상적인 직선(IL)을 기준으로 설치된다. 그러나, 상기 레일(100)은 다양한 원인에 의해 상기 이상적인 직선(IL)으로 형성되지 못한다. 예를 들면, 상기 레일(100)의 제작 과정에서의 오차, 주변 환경의 온도 변화에 따른 열 변형, 상기 레일(100)을 고정하기 위한 고정부재의 체결력에 의한 변형 등 다양한 원인에 의해 상기 레일(100)은 상기 이상적인 직선(IL)으로 형성되지 못한다.
상기 레일(100)이 상기 이상적인 직선(IL)에 얼마나 가깝게 설치되었는지 여부는 상기 레일(100)의 직선도(Linearity, L) 및 평탄도(Flatness, F)에 의해 판단될 수 있다.
상기 레일(100)의 직선도(L)는 상기 레일(100)의 연장선, 즉 상기 이상적인 직선(IL)을 정면에서 바라볼 때 상기 베이스(10)를 기준으로 좌우 방향(도 1에서 좌우 방향)으로 얼마나 곧게 형성되었는 지를 의미한다.
상기 레일(100)의 평탄도(F)는 상기 레일(100)의 연장선, 즉 상기 이상적인 직선(IL)을 정면에서 바라볼 때 상기 베이스(10)를 기준으로 상하 방향(도 3에서 상하 방향)으로 얼마나 곧게 형성되었는 지를 의미한다.
즉, 상기 직선도(L)와 상기 평탄도(F)가 높을 수록 상기 레일(100)이 상기 이상적인 직선(IL)에 가깝게 형성되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치는 상기 직선도(L)와 평탄도(F)를 측정하기 위한 장치이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치는, 상기 레일(100)의 전방 또는 후방에 제공되며 상기 레일(100)의 연장 방향을 향해 빛(A)을 발산하는 제 1 광원(120), 상기 레일(100)을 따라 이동하는 이동체(110)에 설치되며 상기 제 1 광원(120)에서 발산되는 빛(A)이 입사되는 수광부(140), 및 상기 수광부(140)에서 감지한 빛으로부터 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 레일(100)은 한 쌍으로 이뤄질 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 광원(120)은 각 레일(100)의 전방 또는 후방에 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 레일(100)은 한 쌍으로 이뤄지고, 상기 제 1 광원(120)은 상기 레일(100)의 전단부로부터 전방으로 소정 거리 이격된 지점에 한 쌍으로 제공되는 것을 예로 설명하겠다.
상기 제 1 광원(120)은 레이저 등의 빛이 상기 레일(100)이 연장되는 방향과 평행하게 진행하도록 빛(A)을 발산한다. 여기서, 상기 제 1 광원(120)으로부터 발산되는 빛을 제 1 광(A)이라 하겠다.
상기 이동체(110)는 갠트리(gantry)일 수 있으며, 상기 레일(100)을 따라 직선 이동된다. 상기 이동체(110)는 상기 레일(100)에 접촉되어 미끄러지는 방식으로 상기 레일(100)을 따라 이동될 수 있으며, 구동력을 제공하는 모터(미도시)와 상기 레일(100)에 접촉되어 구르는 바퀴(미도시) 등을 포함할 수 있다.
이때, 상기 이동체(110)는 일측의 바퀴(미도시)가 마스터부(master)가 되고, 타측의 바퀴(미도시)가 슬레이브부(slave)가 되어 상호 주행할 수 있는 구조로 제작되나, 일반적으로 동일 시점에 대한 이상적인 동기제어(Syncronized control)가 어려우므로, 진행 방향에 따라 양측의 상대적 오차가 발생된다.
한편, 상기 수광부(140)는 상기 이동체(110)에 설치되며, 상기 제 1 광원(120)과 일 직선 상에 위치하도록 제공된다. 즉, 상기 제 1 광(A)의 경로 중에 설치된다. 예를 들면, 상기 제 1 광원(120)과 상기 수광부(140)는 서로 마주보도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 수광부(140)는 상기 제 1 광원(120)에 대응되도록 상기 이동체(110)의 양 측에 한 쌍이 마련될 수 있다.
또한, 상기 수광부(140)는 상기 베이스(10)로부터 상방으로 소정 거리 이격된 상태로 이동되도록 제공될 수 있다.
상기 수광부(140)는, 상기 제 1 광(A)을 인식하여 디지털 이미지로 변환하는 영상장치(142), 및 상기 제 1 광원(120)에서 발산된 빛(A)을 상기 제 1 광원(120)으로 안내하는 광안내부(144)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 영상장치(142)는 수광면(예: 렌즈)이 하방을 향하도록 상기 이동체(110)에 설치되는 카메라일 수 있다. 상기 영상장치(142)는 상기 제 1 광(A)이 포함된 영상을 촬영하여 디지털 이미지로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 영상장치(142)는 프레임 단위로 영상을 디지털화하여 상기 제어부(미도시)로 전달할 수 있다.
그리고, 상기 광안내부(144)는 상기 제 1 광(A)이 상기 영상장치(142)로 입사하도록 상기 제 1 광(A)을 반사시키는 미러(mirror)일 수 있다. 예를 들어, 상기 광안내부(144)는 빛을 선택적으로 투과/반사시키는 하프 미러(half mirror)일 수 있다.
상세히, 상기 광안내부(144)는 상기 제 1 광(A)의 경로 상에 위치된다. 상기 광안내부(144)는 상기 이상적인 직선(IL)을 기준으로 45˚ 기울어지게 설치되어 상기 제 1 광(A)을 상방에 설치된 상기 영상장치(142)로 반사할 수 있다.
상기 수광부(140)는 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)에 따라 상기 레일(100)을 정면에서 바라볼 때 좌우 또는 상하 방향으로 움직이게 된다. 그러나, 상기 제 1 광원(120)은 상기 베이스(10)에 고정된 상태로 항상 일정한 위치에 빛을 발산하므로 상기 수광부(140)에서 촬영되는 상기 제 1 광(A)의 위치는 변하게 된다. 이러한 위치 변화를 바탕으로 상기 제어부(미도시)는 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 후술하겠다.
한편, 상기 베이스(10) 상에는 상기 이동체(110)의 비틀림도를 판단하기 위한 제 2 광원(130)이 더 제공될 수 있다.
상기 제 2 광원(130)은 상기 수광부(140)의 이동 경로에 대응되는 직선을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 광원(130)은 상기 영상장치(142)의 이동 경로의 직하방에 위치되도록 제공될 수 있다. 즉, 상기 영상장치(142)는 상기 제 2 광원(130)의 발광면의 직상방을 지나갈 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 광원(120)의 발광면과 상기 제 2 광원(130)의 발광면의 중심은 상방에서 보았을 때 동일 직선 상에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 광원(130)은 각 레일에 인접한 위치에, 서로 대응되도록 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 상기 레일(100)의 연장 방향을 따라 소정의 간격으로 다수 개가 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 광원(130)은 등간격으로 배치될 수 있다. 이때, 하나의 레일에 인접한 상기 제 2 광원들(130)을 연결한 선은 상기 레일(100)의 연장 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
또한, 한 쌍을 이루는 상기 제 2 광원들(130)은 상기 레일(100)의 전단부 또는 후단부로부터 동일한 거리에 위치되도록 제공된다. 즉, 한 쌍을 이루는 상기 제 2 광원들(130)을 연결한 선은 상기 레일(100)의 연장 방향과 수직을 이룰 수 있다.
상기 제 2 광원(130)은 빛이 상기 광안내부(144)를 통과해 상기 영상장치(142)에 입사될 수 있도록 상방을 향해 빛(B)을 발산할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 광원(130)으로부터 발산된 빛(B)은 제 2 광(B)이라 하겠다.
상세히, 상기 제 2 광(B)은 상기 광안내부(144)를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 광원(130)이 사용되는 경우, 상기 광안내부(144)가 하프 미러로 제공되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 광원(130)은 상기 광안내부(144)를 투과할 수 있는 성질의 빛, 예를 들면 특정 각도로 편광된 빛을 발산할 수 있다.
상기 수광부(140)는 상기 이동체(110)의 이동에 따라 상기 제 2 광원(130)의 상방을 지나간다. 상기 수광부(140)가 상기 제 2 광원(130)의 상측에 위치될 때, 상기 제 2 광(B)은 상기 수광부(140)로 입사되고, 상기 영상장치(142)는 상기 제 2 광(B)이 포함된 영상을 촬영하여 디지털 이미지로 변환할 수 있다.
상기 영상장치(142)는 디지털로 변환된 이미지 데이터를 상기 제어부(미도시)로 전달하고, 상기 제어부(미도시)는 상기 이미지 데이터로부터 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F), 및/또는 상기 이동체(110)의 비틀림도를 판단할 수 있다.
한편, 상기 제어부(미도시)는 별도로 제공되는 디스플레이 장치에 연결되어, 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F), 및/또는 상기 이동체(110)의 비틀림도를 표시할 수도 있다.
여기서, 상기 제 1 광원(120) 및/또는 상기 제 2 광원(130)은 빛을 발산하는 구성 요소로서, 발광부라고 부를 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치의 작동 방법에 대해 설명하겠다.
상기 이동체(110)는 소정의 목적에 따라 상기 레일(100)을 따라 직선 방향으로 이동된다. 상기 제 1 광원(120) 및 상기 제 2 광원(120)은 상기 이동체(110)의 이동 중 빛을 발산하도록 작동된다.
상기 영상장치(142)는 상기 이동체(110)의 이동 중 상기 제 1 광(A) 및/또는 상기 제 2 광(B)이 입사되는 영상을 촬영한다.
상세히, 상기 제 1 광(A)은 상기 광안내부(144)에서 반사되어 상기 영상장치(142)로 입사될 수 있다. 상기 제 1 광원(120)은 상기 레일(100) 전체의 직선도를 측정하도록 상기 이동체(110)의 이동 중 연속적으로 구동될 수 있다.
또한, 상기 제 2 광(B)은 상기 광안내부(144)를 통과하여 상기 영상장치(142)로 입사될 수 있다. 상기 제 2 광원(130)도 상기 이동체(110)의 이동 중 연속적으로 구동될 수 있다.
이때, 상기 제 1 광(A)과 상기 제 2 광(B)은 빛의 종류(레이저, LED 등), 색상, 광속(光速), 빛이 입사되는 면적의 크기 등을 다르게 함으로써 구별할 수 있다. 본 실시예에서는, 빛의 색상을 다르게 함으로써 상기 제 1 광(A)과 상기 제 2 광(B)을 구별하는 것을 예로 설명하겠다. 따라서, 상기 제 1 광(A)과 상기 제 2 광(B)이 동시에 상기 영상장치(142)로 입사되어 촬영되더라도, 색상을 추출하여 서로를 구별할 수 있다.
상기 영상장치(142)는 상기 이동체(110)의 이동 중에 연속적으로 영상을 촬영하여 디지털 이미지로 변환할 수 있다. 상기 디지털 이미지에는 상기 제 1 광(A) 및/또는 상기 제 2 광(B)이 서로 다른 색깔로 표현될 수 있다. 상기 제 1 광(A) 및 상기 제 2 광(B)은 상기 디지털 이미지에 점(point) 형태로 표현될 수 있으며, 상기 제어부(미도시)는 상기 디지털 이미지를 픽셀 단위로 구획하여 상기 제 1 광(A) 및 상기 제 2 광(B)이 입사된 위치를 파악할 수 있다.
상기 영상장치(142)는 프레임 단위로 상기 제어부(미도시)에 상기 디지털 이미지를 전달할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 전달받은 디지털 이미지에서, 상기 제 1 광(A)이 표현된 위치를 분석하여 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 광(A)과 상기 이상적인 직선(IL)의 연장 방향을 중심으로 하는 좌표계를 비교하여, 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단할 수 있다. 상기 좌표계는 메모리(미도시)에 기저장될 수 있다.
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제 2 광(B)이 표현된 위치를 분석하여 상기 이동체(110)의 비틀림도를 판단할 수 있다. 상세히, 한 쌍을 이루는 상기 제 2 광원들(130)이 인식되는 시간차를 이용하여 비틀림도를 판단할 수 있다.
한편, 상기 제 1 광원(120)과 상기 제 2 광원(130) 및 상기 수광부(140)의 발광 및 수광 방향, 배치 등은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 실시예의 변경, 추가, 삭제가 가능할 것이다.
이하에서는 도면을 참고하여, 상기 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단하는 방법에 대해 설명하겠다.
도 4는 도 1의 수광부에서 변환한 이미지의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 디지털 이미지에는 상기 제 1 광(A) 및 상기 제 2 광(B)은 점(point) 형태로 표현될 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 상기 디지털 이미지에 표현된 상기 제 1 광(A)의 위치를 상기 메모리(미도시)에 기저장된 2차원 좌표계와 비교한다.
상기 제어부(미도시)는 상기 디지털 이미지를 픽셀 단위로 구획하여 상기 제 1 광(A) 및 상기 제 2 광(B)의 위치를 파악할 수 있다.
상기 2차원 좌표계는 상기 레일(100)을 정면에서 바라볼 때, 좌우 방향을 X축, 상하 방향을 Y축으로 하는 좌표계이며, 상기 레일(100)이 연장되는 방향, 즉 상기 이상적인 직선(IL)의 연장 방향이 중심(O)으로 설정될 수 있다.
따라서, 상기 디지털 이미지에 표현된 상기 제 1 광(A)의 위치가 상기 중심(O)과 일치하는 경우, 당해 이미지가 촬영된 지점의 상기 레일(100)은 상기 이상적인 직선(IL) 상에 위치된 상태라고 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 광(A)이 A1에 표현된 경우, 당해 이미지가 촬영된 지점의 상기 레일(100)은, 상기 이상적인 직선(IL)으로부터 우측(+X방향)으로 벗어나 있고, 상측(+Y방향)으로도 벗어나 있다는 것을 의미한다.
또한, 상기 제 1 광(A)이 A2에 표현된 경우, 당해 이미지가 촬영된 지점의 상기 레일(100)은, 상기 이상적인 직선(IL)으로부터 좌측(-X방향)으로 벗어나 있고, 하측(-Y방향)으로도 벗어나 있다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 제 1 광(A)이 기록된 위치를 상기 중심(O)에 대해 연속적으로 표현하면, 상기 레일(100)이 실제로 어떤 형태로 형성되어 있는 지 알 수 있으며, 상기 직선도(L) 및 평탄도(F)를 판단할 수 있다.
예를 들면, 상기 직선도(L)는 상기 좌표계에서 X방향 편차의 평균으로 표현될 수 있으며, 상기 평탄도(F)는 상기 좌표계에서 Y방향 편차의 평균으로 표현될 수 있다. 이는 일 예에 불과하며, 상기 편차를 활용한 다양한 형태로 직선도(L) 및 평탄도(F)가 산출될 수 있을 것이다.
또한, 상기 제어부(미도시)는, 사용자가 직관적으로 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 인식할 수 있도록, 상기 제 1 광(A)의 위치 변화를 3D 이미지화하여 상기 디스플레이부(미도시)에 표현할 수 있다.
한편, 상기 제 1 광(A)과 상기 제 2 광(B)은 서로 다른 색상을 띠므로 한 장의 디지털 이미지에 두 개의 점이 표현되어 있다고 하더라도, 용이하게 서로를 구별할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 광(B)이 상기 A1 또는 A2와 동시에 B1에 표현되더라도, 상기 제어부(미도시)는 각 점의 색상을 추출하여 상기 A1 또는 A2와 상기 B1을 구별할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 상기 B1이 상기 좌표계에서 X축에 대응되는 위치를 지나는 순간을 상기 수광부(140)가 상기 제 2 광원(130)을 지나는 순간으로 판단하고 후술할 비틀림도를 판단할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 의하면, 직진하는 빛을 이용하여 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 측정하므로, 보다 정확하게 상기 레일(100)의 직선도(L) 및 평탄도(F)를 측정할 수 있다.
이하에서는 도면을 참고하여, 상기 이동체(110)의 비틀림도를 측정하는 방법에 대해 설명하겠다.
도 5는 도 1에서 이동체가 비틀어진 모습을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 이동체(110)는 상기 레일(100)이 상기 이상적인 직선(IL)을 형성하지 못함에 따라 소정 각도(Θ)로 비틀어진 채로 상기 레일(100) 위를 이동할 수 있다.
또한, 상술한 상기 이동체(110)의 진행 방향에 따른 상대적 오차에 의해 비틀어진 채로 상기 레일(100) 위를 이동할 수 있다.
이 경우, 상기 이동체(110)에서 절단, 연삭 등의 공정이 이뤄지는 경우, 상기 이동체(110)가 비틀어져 있음으로 인해 정밀한 작업이 수행될 수 없다.
따라서, 상기 이동체(110)의 비틀림도는 지속적으로 모니터링될 필요가 있다. 일 예로, 상기 비틀림도는 상기 이동체(110)가 비틀어진 각도로 측정될 수 있다.
본 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기 이동체(110)의 우측이 선행하는 형태로 비틀어진 경우를 예로 설명하겠다.
이 경우, 상기 이동체(110)에 설치된 상기 수광부(140) 중 우측 수광부(140b)가 좌측 수광부(140a)보다 먼저 제 2 광원(130)을 통과한다.
상세히, 좌측 레일에 인접한 좌측 제 2 광원(130a)과 우측 레일에 인접한 우측 제 2 광원(130b)은 상기 레일(100)의 연장 방향과 수직인 동일 선상에 위치되도록 형성된다. 따라서, 상기 이동체(110)가 도시된 바와 같이 비틀어져 진행할 경우, 우측 수광부(140b)가 좌측 수광부(140a)보다 먼저 제 2 광원(130)을 통과한다.
즉, 상기 제어부(미도시)에서 상기 우측 제 2 광원(130b)을 인식하는 시각과 상기 좌측 제 2 광원(130a)을 인식하는 시각 사이에는 시간차가 존재한다. 상기 이동체(110)는 상기 모터(미도시)의 제어에 의해 이동되고 있으므로, 상기 모터(미도시)에 의한 상기 이동체(110)의 이동 속도와 상기 시간차를 곱할 경우, 상기 이동체(110)의 우측이 선행하고 있는 거리를 얻을 수 있으며, 삼각함수에 의해 상기 이동체(110)의 비틀어진 각도를 측정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치에 의하면, 한 쌍의 상기 레일(100)을 따라 한 쌍으로 형성되는 상기 제 2 광원(130)으로부터 발산되는 빛을 감지하여 상기 이동체(110)의 비틀림도도 함께 측정할 수 있다.
또한, 상기 레일(100)의 직선도와 평탄도 및 상기 이동체(110)의 비틀림도를 높은 정밀도로 측정할 수 있으므로, 상기 레일(100)을 이용한 공정에 있어서 정교한 작업이 수행될 수 있다.
이상 본 발명에 따른 레일의 직선도 및 평탄도 측정장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시 형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
100 : 레일 110 : 이동체
120 : 제 1 광원 130 : 제 2 광원
140 : 수광부 142 : 영상장치
144 : 광안내부

Claims (7)

  1. 레일의 베이스에 제공되며, 적어도 상기 레일의 연장 방향을 향해 빛을 발산하는 발광부;
    상기 레일을 따라 이동되는 이동체에 제공되며, 상기 발광부에서 발산된 빛을 수신하는 수광부; 및
    상기 수광부에서 수신한 빛의 위치를 상기 레일의 연장 방향을 기준으로 하는 좌표계와 비교하여 상기 레일의 직선도 및 평탄도를 산출하는 제어부가 포함되는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부에는,
    상기 레일의 연장 방향을 향해 빛을 발산하는 제 1 광원; 및
    상기 레일의 상방을 향해 빛을 발산하는 제 2 광원이 포함되는 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광원에서 발산되는 빛과 상기 제 2 광원에서 발산되는 빛은 서로 성질이 다른 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레일은 한 쌍으로 제공되고,
    상기 제 2 광원은 서로 대응되는 위치에 한 쌍씩 상기 레일을 따라 다수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광부에는,
    상기 발광부에서 발산된 빛이 포함된 영상을 촬영하는 영상장치; 및
    상기 발광부에서 발산된 빛을 상기 영상장치로 안내하는 광안내부가 가 포함되는 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광안내부는 하프 미러(half mirror)인 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 직선도 및 상기 평탄도는 상기 좌표계의 기준과 상기 수광부에서 수신한 빛의 위치 사이의 편차를 기초로 산출되는 것을 특징으로 하는 레일의 직선도 및 평탄도 측정 장치.
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