KR20120017894A - 계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템 - Google Patents

계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템 Download PDF

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Abstract

계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에서 계측기 보정용 지그는 계측기 오차 보정을 위해 실내위치측정시스템의 위치측정센서가 결합되는 센서안착구멍을 갖는 블록몸체와, 상기 블록몸체에 결합된 타겟 시트를 포함한다.

Description

계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템{JIG FOR CALIBRATION OF MEASURING INSTRUMENT AND MEASURING INSTRUMENT CALIBRATION SYSTEM USING THE SAME JIG}
본 발명은 계측기 보정에 관한 것으로서, 계측기를 보정하기 위한 계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 계측기 교정은 전문업체에서 콜리메이터(collimator)와 같은 장비로 실시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전문업체에는 해당 계측기(1)의 검사 또는 교정을 위한 콜리메이터(2)와, 교정 시스템(3)이 구비될 수 있다.
이러한 전문업체에서 실시하는 검사 또는 교정은 수일에서 수주일이 걸리므로 자주 실시하기 어렵고, 따라서 교정주기 내에서는 항상 오차의 가능성이 남아 있다.
또한, 오차를 최소화하기 위해서 몇몇 계측기는 계측이 실시 될 때마다 보정(calibration) 작업을 한다.
계측작업에 사용되는 가장 일반적인 보정 방법은 항상 일정한 위치에 놓여있고 그 정확한 좌표를 알 수 있는 마일스톤을 이용하거나 일정한 길이의 막대(bar)를 이용하기도 한다.
계측기를 자체 개발하는 경우에는 자체 개발품에 상응하는 자체 보정 수단의 구성이 매우 어려울 수 있다.
또한, 현장 상황에 따라 영향을 받아 계측기의 보정이 어려울 수 있다. 예컨대, 열악한 현장 환경에서 마일스톤이나 일정한 길이의 막대를 이용하기는 쉽지 않다. 따라서 현장에서도 간편하게 계측기를 보정할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예는 실내위치측정시스템(IGPS)의 위치측정센서를 안착시키기 위한 상부 블록부와, 보정하려는 계측기의 시준을 위한 타겟 시트를 부착한 하부 블록부를 구비함에 따라, 시준식 계측기 또는 비접촉식 계측기의 보정 작업을 현장에서 간편하고 신속하게 수행하여, 보정 작업을 용이하게 하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 계측기 오차 보정을 위해 실내위치측정시스템의 위치측정센서가 결합되는 센서안착구멍을 갖는 블록몸체와, 상기 블록몸체에 결합된 타겟 시트를 포함하는 계측기 보정용 지그가 제공될 수 있다.
또한, 블록몸체는 상기 센서안착구멍이 상면에 형성된 상부 블록부와, 상기 상부 블록부의 하부에 분해 조립될 수 있도록 결합되고, 상기 타겟 시트가 부착된 정면 매립부가 형성된 하부 블록부를 포함할 수 있다.
또한, 하부 블록부는 센서안착구멍과 연결되도록 형성된 자석안착홈과, 상기 자석안착홈에 삽입된 자석과, 상기 자석 위에 놓이도록 상기 자석안착홈에 삽입된 보호판을 포함할 수 있다.
또한, 타겟 시트는 반사프리즘시트 또는 초고휘도 반사시트 재질의 시트부와, 상기 시트부의 정면에 십자라인으로 표시되고 상기 상부 블록부의 센서안착구멍의 중심선을 따라 위치된 마크부를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 계측기 보정용 지그와, 상기 계측기 보정용 지그에 탑재시킬 위치측정센서를 갖는 실내위치측정시스템과, 상기 실내위치측정시스템으로부터 획득된 기준치와 상기 계측기로부터 획득된 계측값을 이용하여 상기 계측기용 교정값을 산출하는 교정값 산출장치를 포함하는 계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 교정값 산출장치는 반복 최근점 알고리즘에 대응하게 상기 계측기용 교정값을 산출하는 계측값 자동 정합 알고리즘을 컴퓨터 프로그램 형식으로 기록 저장하고 있을 수 있다.
또한, 교정값 산출장치는 통신이 가능한 컴퓨터 장치로서, 상기 기준치와 상기 계측값을 입력받거나 상기 교정값을 상기 계측기 쪽으로 출력시키도록, 상기 계측기와 상기 실내위치측정시스템에 접속되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예는 계측기에 대한 보정 작업을 현장에서 직접 용이하고도 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 계측기의 타겟으로도 겸용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 IGPS의 위치측정센서 등을 자석으로 안정되게 상부 블록부의 안착구멍에 안착시킬 수 있어 보정 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 계측기의 보정 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기 보정용 지그의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그의 측단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기 보정용 지그의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 계측기 보정용 지그 및 그 지그를 이용한 계측기 보정 시스템은 삼각대(80) 등에 의해 거치되어 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 계측기 보정용 지그는 계측기 오차 보정을 위해 실내위치측정시스템의 위치측정센서(90)가 결합되는 센서안착구멍(110)을 갖는 블록몸체와 타겟 시트(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 블록몸체는 상부 블록부(100)와 하부 블록부(200)로 분해 조립 가능하게 형성되거나, 하나의 몸체 형상을 갖도록 제작될 수 있다.
상부 블록부(100)와 하부 블록부(200)는 스테인레스 등의 금속 재질로서, 패드 또는 블록 형상을 갖도록 제작될 수 있고, 정밀 표면 가공을 통해 매끄러운 표면을 가질 수 있다.
상부 블록부(100)와 하부 블록부(200)는 분리 제작될 수 있고, 복수개의 볼트구멍(101)에 결합된 체결볼트에 의해 조립될 수 있다.
상부 블록부(100)는 천공 가공을 통해서 실내위치측정시스템의 벡터바와 같은 위치측정센서(90)를 안착 또는 탑재시키기 위한 센서안착구멍(110)을 블록몸체의 상면, 즉 상부 블록부(100)의 상면에 형성하고 있을 수 있다.
센서안착구멍(110)은 상부 블록부(100)를 그의 두께 방향으로 관통하고 있을 수 있다.
센서안착구멍(110)은 상부 블록부(100)의 중심에 형성될 수 있다.
볼트구멍(101)은 센서안착구멍(110)을 가운데 두고 원형으로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 볼트구멍(101)의 개수를 4개로 설계하였으나, 상부 블록부(100)과 하부 블록부(200)간 요구되는 체결력 또는 재질에 따라 볼트구멍(101)의 개수 또는 구멍 크기가 달라질 수 있다.
센서안착구멍(110)의 안쪽에는 자석(400) 및 보호판(500)(도 4참조)이 마련될 수 있다.
하부 블록부(200)는 상부 블록부의 하부에 조립되고 정면 매립부(210)를 가질 수 있다. 여기서, 정면 매립부(210)는 그의 양측을 개방시킨 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 하부 블록부(200)의 측면 방향을 바라볼 때, 하부 블록부(200)는 'ㄷ'자 측단면 형상을 가질 수 있게 된다.
이런 정면 매립부(210)의 정면에는 타겟 시트(300)가 부착될 수 있다.
타겟 시트(300)는 하부 블록부(200)에서 내부로 들어간 영역에 해당하는 정면 매립부(210)에 위치하게 됨에 따라, 다른 외표면에 비해 상대적으로 스크래치 등으로부터 보호될 수 있다.
또한, 정면 매립부(210)의 정면쪽 표면은 타겟 시트(300)의 두께를 고려하여 위치측정센서(90)용 센서안착구멍(110)의 중심선(CL)과 매칭될 수 있도록 형성되어 있어서, 상대적으로 위치측정센서(90)를 이용한 기준치 연산을 간소화시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그의 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그의 측단면도이다.
도 3 또는 도 4를 참조하면, 상부 블록부(100)의 저면에는 위치맞춤 돌기부(120)가 형성될 수 있다.
이와 대응하는 하부 블록부(200)의 상면에는 위치맞춤 돌기부(120)에 교합되는 위치맞춤 홈부(220)가 형성될 수 있다.
상부 블록부(100)와 하부 블록부(200)는 위치맞춤 돌기부(120)와 위치맞춤 홈부(220)를 이용하여 용이하고도 정확한 분해 조립이 가능할 수 있다.
위치맞춤 홈부(220)에는 센서안착구멍(110)과 연결되는 위치에 자석안착홈(230)이 형성될 수 있다.
자석(400)은 하부 블록부(200)의 자석안착홈(230)에 안착될 수 있다.
자석안착홈(230)의 직경은 센서안착구멍(110)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
자석(400)은 자석안착홈(230)의 직경에 대응하게 형성되고, 허용 공차 범위 내에서 자석안착홈(230) 안에 쏙 들어갈 수 있도록 형성될 수 있다.
보호판(500)은 자석(400) 위에 놓이도록 자석안착홈(230)에 삽입될 수 있다.
센서안착구멍(110)의 직경이 자석안착홈(230)의 직경보다 작게 형성되고, 보호판(500)에 의해 덮여 있음으로써, 결과적으로, 상부 블록부(100)와 하부 블록부(200)가 상호 조립될 경우, 자석(400)이 자석안착홈(230)으로부터 분리되지 않게 될 수 있다.
자석(400)의 두께와 보호판(500)의 두께 및 허용 공차를 합한 값이 자석안착홈(230)의 깊이가 되도록 제작될 수 있다.
보호판(500)은 자석안착홈(230)에 삽입된 자석(400) 쪽으로 외부 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
보호판(500)은 주지의 내구성 강한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
한편, 타겟 시트(300)는 반사프리즘시트 또는 초고휘도 반사시트 재질의 시트부(310)와, 도 2에 보이는 바와 같이 시트부(310)의 정면에 십자라인으로 표시되고 상부 블록부(100)의 센서안착구멍(110)의 중심선(CL)을 따라 위치된 마크부(320)를 가질 수 있다.
여기서, 마크부(320)는 십자라인 중 상하라인과 좌우라인으로 구성될 수 있다. 특히, 마크부(320)의 상하라인과 좌우라인이 교차되는 시준점(T)은 센서안착구멍(110)에 안착시킬 실내위치측정시스템의 위치측정센서(90)의 측정 지점을 통과하는 중심선(CL) 상에 놓일 수 있다.
마크부(320)의 시준점(T)은 이하에서 설명할 계측기의 교정 작업에서 반복적으로 측정될 수 있다.
마크부(320)의 시준점(T)을 기준으로 반복 측정된 계측값은 본 실시예가 적용하려는 해당 계측기(예: 시준식 또는 비접촉식 계측기)의 교정을 위한 주지의 계측값 자동 정합 알고리즘[예: 반복 최근점(Iterative Closest Point, ICP) 알고리즘]을 위한 입력 데이터로 사용될 수 있다.
여기서, ICP 알고리즘은 어떤 매칭 정보도 부여하지 않고도 컴퓨터 연산에 의거하여 최적의 좌표변환 매트릭스를 계산함에 따라, 반복 측정을 통해 얻은 계측점를 기준치에 가장 근접하도록 매칭시킴에 따라 교정값을 산출하는 계측값 자동 정합 알고리즘일 수 있다.
한편, 하부 블록부(200)의 저면에는 삼각대 체결구멍(240)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 삼각대 체결구멍(240)은 주지의 삼각대의 상부쪽 머리에 마련되어 있는 조임나사와 체결될 수 있는 나사구멍 형상으로 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템에 대해 설명하고자 한다.
도 5는 도 2에 도시된 계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 계측기 보정 시스템은 계측기(70)를 현장에서 교정하기 위한 하나 이상의 장치들로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 계측기 보정 시스템은 실내위치측정시스템(900)(IGPS)의 위치측정센서(90)를 계측기 보정용 지그에 안착시켜 획득한 좌표값인 기준치와, 계측기 보정용 지그를 계측기(70)로 조준하여 획득한 계측값을 이용하여서, 계측기(70)의 오차를 보정 또는 교정할 수 있는 교정값을 산출하도록 구성된 교정값 산출장치(600)를 포함할 수 있다.
여기서, 계측기(70) 또는 실내위치측정시스템(900)이 산업용 통신 프로토콜을 만족할 수 있는 디지털 통신 가능한 장치일 경우, 교정값 산출장치(600)는 계측기(70)로부터 계측값, 실내위치측정시스템(900)으로부터 기준치 각각을 통신을 통해 입력 받을 수 있고, 이후 산출한 교정값을 상기 계측기(70) 쪽으로 출력시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
기준치는 위치측정센서(90)를 계측기 보정용 지그의 센서안착구멍(110)에 삽입했을 때 획득한 위치측정 좌표값에 터치 오프셋 거리(C)를 고려하여 산출한 좌표값일 수 있다. 터치 오프셋 거리(C)를 상기 위치측정 좌표값에 고려하여 산출하는 주체는 실내위치측정시스템(900) 또는 교정값 산출장치(600) 중 어느 하나가 될 수 있다.
계측값은 계측기(70)를 이용하여 계측기 보정용 지그를 계측하였을 때 얻을 수 잇는 데이터값으로서, 계측기(70)로 계측기 보정용 지그의 시준점(T)를 반복 측정하여 획득될 수 있다.
이러한 기준치와 계측값은 수동으로 입력되거나 앞서 언급한 통신을 통해 교정값 산출장치(600)에 입력될 수 있다.
교정값 산출장치(600)는 반복 최근점 알고리즘에 대응하게 상기 계측기용 교정값을 산출하는 계측값 자동 정합 알고리즘을 컴퓨터 프로그램 형식으로 교정값 산출장치(600)의 메모리에 기록 저장하고 있는 통신이 가능한 컴퓨터 장치일 수 있다. 또한, 교정값 산출장치(600)는 휴대성을 감안하여 산업용 노트북 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다.
이런 교정값 산출장치(600)는 상기 계측값 자동 정합 알고리즘과 상기 계측값과 상기 기준치를 이용하여 해당 계측기(70)를 작업 현장에서 직접 보정할 수 있는 교정값을 산출하는 역할을 담당한다.
이하, 계측기 보정 시스템의 작동 방법에 대해서 설명한다.
작업자는 실내위치측정시스템(900)과 교정값 산출장치(600)과 계측기 보정용 지그를 작업 현장에 세팅한다.
이때, 작업자는 삼각대를 사용하여 본 실시예의 계측기 보정용 지그를 작업 현장의 일측 위치에 배치시킨다.
또한, 작업자는 작업 현장의 타측 위치에 보정하려는 계측기(70)를 배치시키고, 실내위치측정시스템(900), 계측기(70), 교정값 산출장치(600)를 연결 케이블을 이용하여 상호 연결시킨다.
이후, 작업자는 계측기(70)로 본 실시예의 계측기 보정용 지그를 향하도록 조준한다.
한편, 작업자는 상부 블록부(100)의 센서안착구멍(110)에 실내위치측정시스템(900)의 위치측정센서(90)를 삽입하여 안착시킨다.
자석(400)은 그의 자력으로 위치측정센서(90)를 안정되게 유지시킬 수 있다.
위치측정센서(90)의 터치 지점은 보호판(500)의 상면에 해당할 수 있다.
그러나 본 실시예의 제작 당시에 미리 정해진 터치 오프셋 거리(C)가 계측기 보정에 고려되기 때문에, 결국 위치측정센서(90)의 터치 지점은 타겟 시트(300)의 시준점(T)으로 매칭될 수 있다.
따라서, 실내위치측정시스템(900)에서는 터치 오프셋 거리(C)를 고려한 타겟 시트(300)의 시준점(T)의 정확한 좌표값이 획득될 수 있다.
이런 상태에서, 작업자는 계측기(70)를 이용하여 타겟 시트(300)의 시준점(T)을 반복 측정한다.
반복 측정된 계측값과 위치측정센서(90)를 이용한 기준치는 교정값 산출장치(600)에 입력될 수 있다.
이에 따라, 교정값 산출장치(600)는 기준치와 계측값을 계측값 자동 정합 알고리즘에 대입시켜 교정값을 산출할 수 있다.
이렇게 산출된 교정값은 수동 입력 또는 통신을 통한 입력을 통해 해당 계측기(70) 쪽으로 입력됨으로 써, 결과적으로 현장에서 손쉽게 해당 계측기(70)를 교정 또는 보정 또는 검사할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
70 : 계측기 80 : 삼각대
90 : 위치측정센서 100 : 상부 블록부
110 : 센서안착구멍 120 : 위치맞춤 돌기부
200 : 하부 블록부 210 : 정면 매립부
220 : 위치맞춤 홈부 230 : 자석안착홈
240 : 삼각대 체결구멍 300 : 타겟 시트
310 : 시트부 320 : 마크부
400 : 자석 500 : 보호판
600 : 교정값 산출장치 900 : 실내위치측정시스템

Claims (8)

  1. 계측기 오차 보정을 위해 실내위치측정시스템의 위치측정센서가 결합되는 센서안착구멍을 갖는 블록몸체와,
    상기 블록몸체에 결합된 타겟 시트를 포함하는
    계측기 보정용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블록몸체는
    상기 센서안착구멍이 상면에 형성된 상부 블록부와,
    상기 상부 블록부의 하부에 분해 조립될 수 있도록 결합되고, 상기 타겟 시트가 부착된 정면 매립부가 형성된 하부 블록부를 포함하는
    계측기 보정용 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 블록부는
    상기 센서안착구멍과 연결되도록 형성된 자석안착홈과,
    상기 자석안착홈에 삽입된 자석과,
    상기 자석 위에 놓이도록 상기 자석안착홈에 삽입된 보호판을 포함하는
    계측기 보정용 지그.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상부 블록부의 저면에는 위치맞춤 돌기부가 형성되고,
    상기 하부블록부의 상면에는 상기 위치맞춤 돌기부에 교합되는 위치맞춤 홈부가 형성되는
    계측기 보정용 지그.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 타겟 시트는
    반사프리즘시트 또는 초고휘도 반사시트 재질의 시트부와,
    상기 시트부의 정면에 십자라인으로 표시되고 상기 상부 블록부의 센서안착구멍의 중심선을 따라 위치된 마크부를 갖는
    계측기 보정용 지그.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 계측기 보정용 지그와,
    상기 계측기 보정용 지그에 탑재시킬 위치측정센서를 갖는 실내위치측정시스템과,
    상기 실내위치측정시스템으로부터 획득된 기준치와 상기 계측기로부터 획득된 계측값을 이용하여 상기 계측기용 교정값을 산출하는 교정값 산출장치를 포함하는
    계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 교정값 산출장치는
    반복 최근점 알고리즘에 대응하게 상기 계측기용 교정값을 산출하는 계측값 자동 정합 알고리즘을 컴퓨터 프로그램 형식으로 기록 저장하고 있는
    계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 교정값 산출장치는
    통신이 가능한 컴퓨터 장치로서, 상기 기준치와 상기 계측값을 입력받거나 상기 교정값을 상기 계측기 쪽으로 출력시키도록, 상기 계측기와 상기 실내위치측정시스템에 접속되어 있는
    계측기 보정용 지그를 이용한 계측기 보정 시스템.
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