KR20120055389A

KR20120055389A - 휴대용 거리 측정 장치

Info

Publication number: KR20120055389A
Application number: KR1020100117108A
Authority: KR
Inventors: 김민한
Original assignee: 김민한
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-31

Abstract

본 발명은 휴대용 거리 측정 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 휴대용 거리 측정 장치를 사용하면, 손의 미세한 움직임이 있더라도 기울기 센서를 통해 획득한 정보를 통해 휴대용 거리 측정 장치가 정확하게 수평 상태를 이룬 상태에서 거리 측정이 이루어져 정확한 측량이 가능하다.

Description

휴대용 거리 측정 장치{Portable distance measuring device}

본 발명은 휴대용 거리 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 기울기 센서를 통해 장치가 수평 상태를 이룰 때 또는 수직 상태를 이룰 때에 거리 측정이 이루어질 수 있도록 하는 휴대용 거리 측정 장치에 관한 것이다.

초음파나 적외선 등의 광을 이용하여 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 장치는 대상물의 존재 여부를 판단하거나 측량을 위해 사용되는 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다.

이러한 장치를 이용하여 거리를 측정할 때에는 정확하게 수평(또는 수직)이 이루어진 상태여야 한다. 예컨대, 장치와 벽 사이의 거리를 측정하고자 할 때에는 장치에서 출력되는 광이 벽에 수직을 이룬 상태로 입사되어야만 정확하게 장치와 벽 사이의 거리를 측정할 수 있는 것이며, 그렇지 아니할 경우에는 측정된 거리가 더 멀게 나오게 된다.

따라서 측량을 위해서는 거리 측정 장치를 정확하게 고정시키고 수평(또는 수직)을 정확하게 맞추는 과정이 선행되어야 하며, 이를 위해 대부분의 거리 측정 장치는 설치 과정이 복잡하고 무거운 고가의 장비인 것들이 대부분이다.

물론, 광을 이용하여 거리를 측정하는 기능을 탑재한 휴대용 장치가 개발된 바는 있다. 하지만 휴대용 장치를 손에 들고 광을 출력하여 거리를 측정할 시에는 정확한 거리의 측정이 힘들다는 문제점이 있다.

즉, 정확한 거리 측정을 위해서는 장치가 수평(또는 수직) 상태를 이루어야 하는데, 손에 들고 있는 장치를 정확하게 수평(또는 수직)을 맞춘 상태에서 조작 버튼을 누르는 것은 쉽지 않다.

물론 휴대용 장치에 기울어짐을 표시해주는 물리적인 수평계를 탑재하고, 눈으로 수평계를 확인하면서 수평이 이루어졌다고 판단되는 시점에 조작 버튼을 누르도록 할 수는 있다. 하지만, 사람의 손으로 조작 버튼을 누르는 힘이 가해질 때에도 수평 상태가 흐트러지지 않는다는 보장은 없는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기울기 센서를 이용하여 정확하게 수평(또는 수직) 상태가 이루어졌을 때 거리 측정이 이루어지도록 함으로써, 간편하면서도 정밀하게 거리 측정이 가능한 휴대용 거리 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 기울기 센서에서 측정한 기울기를 통해 각도를 산출하고, 산출된 각도와 측정된 거리를 기반으로 측정 대상물의 수평 거리나 높이를 산출해낼 수 있는 휴대용 거리 측정 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 거리 측정 장치는, 측정 대상물의 측정 지점으로 거리 측정 신호를 출력하고, 상기 측정 지점에서 반사된 거리 측정 신호를 수신하는 거리 측정부; 기울기를 측정하는 기울기 센서; 및 상기 기울기 센서에서 측정한 기울기를 통해 각도를 산출하고 기 설정된 각도가 되면 상기 거리 측정부에서 상기 거리 측정 신호를 출력하도록 제어하며, 상기 측정 지점에서 반사된 거리 측정 신호를 기반으로 상기 측정 지점까지의 거리를 산출하는 제어부;를 포함한다.

여기서, 상기 거리 측정 신호의 출력 방향을 전환할 수 있는 미러;를 더 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 각도와 상기 측정 지점까지의 거리를 기반으로 상기 측정 대상물까지의 수평 거리 또는 상기 측정 대상물의 높이를 산출할 수 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 휴대용 거리 측정 장치를 별도의 거치대 등을 통해 고정시키지 않더라도 정확하게 수평(또는 수직)이 이루어진 상태에서 거리 측정이 이루어지도록 할 수 있다. 즉 종래의 휴대용 거리 측정 장치를 이용할 시에는, 장치를 손에 쥔 상태에서 사용자가 임의로 수평을 맞춘다거나, 눈으로 수평계를 확인한 후 거리 측정을 시도하게 되지만, 손의 움직임에 의해 수평 상태를 정확하게 맞추는 것은 불가능하였다. 따라서 별도의 거치대를 사용하지 않는 이상 측정 결과는 부정확할 수 밖에 없었다.

반면, 본원에 따른 휴대용 거리 측정 장치에서는 기울기 센서를 통해 장치의 기울어진 상태를 실시간으로 확인하고, 장치가 수평 상태를 유지한 순간에 거리 측정 신호를 출력하여 거리 측정을 행함으로써, 미세한 손의 움직임이 있더라도 정확하게 수평 상태에서의 거리 측정이 가능하다.

또한, 기울기 센서를 통해 측정된 기울기 정보를 통해 각도를 산출하고, 산출된 각도와 해당 각도에서 측정된 거리를 이용하여 측정 대상물의 높이를 산출해 낼 수도 있다.

더불어, 거리 측정 신호의 출력 방향을 전환할 수 있는 미러를 조작함으로써, 장치의 본체 길이보다 좁은 원통의 직경도 측정이 가능하다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 거리 측정 장치를 설명하기 위한 사시도.
도2는 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치의 기능 구성을 설명하기 위한 도면.
도3은 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치의 사용예를 설명하기 위한 도면.
도4는 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치를 통해 수평 상태에서 거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도5는 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치를 이용하여 측정 대상물의 높이를 측정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도6은 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치의 미러를 조작하여 거리 측정 신호의 방향이 전환되는 예를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 거리 측정 장치(1)를 설명하기 위한 도면이고, 도2는 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치(1)의 기능 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도1 내지 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 거리 측정 장치(1)는 거리 측정 신호를 출력하여 반사된 거리 측정 신호를 기반으로 거리를 산출하고 출력할 수 있는 구성들과 이들 구성이 탑재된 본체(10)로 이루어진다.

대략 직육면체 형상의 본체(10)의 일측면에는 거리 측정 신호가 출력되는 신호 출력구a(11)가 형성되어 있으며, 신호 출력구a(11)가 형성된 면과 인접한 면에 신호 출력구b(12)가 형성되어 있다. 거리 측정 신호가 신호 출력구a(11) 또는 신호 출력구b(12)를 통해 출력되는 것은 미러(50)의 상태에 의해 바뀌게 되며, 미러(50)의 상태는 미러 조작부(14)에 의해 조절된다. 또한 본체(10) 외측에는 산출된 거리 정보 등이 출력되는 디스플레이(15)와 사용자가 명령을 입력할 수 있는 기능 조작부(13)가 마련되어 있다.

이러한 본체(10) 내부에는 거리 측정부(20), 기울기 센서(30) 및 제어부(40)가 구비되어 있다.

거리 측정부(20)는 측정 대상물로 거리 측정 신호를 출력하고, 측정 대상물에서 반사된 거리 측정 신호를 수신한다. 이렇게 측정 대상물에서 반사된 거리 측정 신호를 통해 제어부(40)에서 측정 대상물까지의 거리를 산출한다.

초음파, 적외선, 레이저 등의 광을 이용하여 거리를 측정하는 방식으로는, 빛의 주행시간(TOF, Time of flight)을 측정하는 방식과, 원거리 물체와 근거리 물체에서 반사되는 빛의 각도가 다른 점을 이용하는 피에스디(PSD, Position sensitive device) 방식 등이 있다. 따라서 거리 측정부(20)에서 출력되는 거리 측정 신호는 초음파, 적외선, 레이저 중 어느 하나일 수 있으며, 이를 이용하여 거리를 측정하는 방식은 이미 공지된 것이기 때문에 자세한 설명은 피하도록 한다.

기울기 센서(30)는 휴대용 거리 측정 장치(1)의 기울어진 정도를 획득하며, 기울기 센서(30)에서 획득한 기울기 정보를 통해 제어부(40)는 휴대용 거리 측정 장치(1)가 기울어진 각도를 산출한다.

제어부(40)는 거리 측정부(20)에서 수신된 측정 대상물에서 반사된 거리 측정 신호를 통해 측정 대상물과의 거리를 산출한다. 또한 제어부(40)는 기울기 센서(30)에서 획득한 기울기 정보를 통해 휴대용 거리 측정 장치(1)가 기울어진 각도를 산출한다. 이렇게 산출된 각도 정보 또는 거리 정보는 디스플레이(15)를 통해 출력된다.

여기서 휴대용 거리 측정 장치(1)에서 거리 측정 신호를 출력하여 거리 측정을 수행하는 시점은 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다. 즉, 사용자가 기능 조작부(13)를 통해 임의 거리 측정 모드를 설정한 상태라면, 사용자가 기능 조작부(13)의 특정 버튼을 누르는 시점에 거리 측정부(20)에서 거리 측정 신호가 출력되어 거리 측정을 수행하게 된다.

반면 사용자가 기능 조작부(13)를 통해 수평 거리 측정 모드를 설정한 상태라면, 휴대용 거리 측정 장치(1)가 수평 상태를 정확히 이룬 상태에서 거리 측정이 수행된다. 이에 대한 설명은 도3 및 도4를 통해 설명하도록 한다.

먼저 사용자가 휴대용 거리 측정 장치(1)의 기능 조작부(13)를 통해 수평 거리 측정 모드를 설정한다<S405>. 이 경우 거리 측정부(20)에서는 거리 측정 신호가 바로 출력되지 않는다. 즉 기울기 센서(30)에서 기울기를 측정<S410>하고, 제어부(40)는 기울기 센서(30)에서 측정한 기울기 정보를 통해 휴대용 거리 측정 장치(1)의 기울어진 각도(α)를 산출<S415>한다.

또한 제어부(40)는 산출된 각도(α)가 기 설정된 각도인지 확인하는데, 이때 수평 거리 측정 모드에서는 기 설정된 각도가 0도이다(수직 거리 측정 모드라면 기 설정된 각도는 90도가 된다). 즉 제어부(40)는 산출된 각도(α)가 0도인 상태(즉, 수평인 상태)인지 확인<S420>하고, 만약 산출된 각도(α)가 0도인 것이 확인되면<S425>, 도3의 (b)에서와 같이 거리 측정부(20)를 제어하여 거리 측정 신호가 출력되도록 하고, 측정 대상물에서 반사된 거리 측정 신호(더욱 구체적으로는 측정 지점에서 반사된 거리 측정 신호)를 수신<S430>한다.

이후 제어부(40)는 반사된 거리 측정 신호를 기반으로 측정 지점까지의 거리(L)를 산출<S435>하고, 산출된 거리 정보를 디스플레이(15)를 통해 출력<S440>한다.

반면, 산출된 각도(α)가 0도가 아닌 각도, 예컨대 도3의 (a)에서와 같이 각도(α)가 6도일 경우<S425>에는 기울기를 측정하고 각도(α)를 산출하여 수평인지를 확인하는 과정을 반복한다.

즉, 사용자는 임의 거리 측정 모드를 통해 특정 버튼을 누르는 시점에서 거리 측정 신호가 출력되어 거리 측정 과정을 수행할 수도 있지만, 이 경우 특정 버튼을 누르는 동작에 의해 휴대용 거리 측정 장치(1)가 흔들리게 되어 정확한 수평 상태에서의 거리 측정이 불가능할 가능성도 있다.

따라서 본원에서와 같이 수평 거리 측정 모드를 설정하면, 사용자의 손이 미세하게 흔들리더라도 휴대용 거리 측정 장치(1)가 정확하게 수평 상태를 이루는 시점에서 거리 측정 과정이 수행되도록 함으로써, 정확한 거리 측정이 가능한 것이다.

도5는 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치(1)를 이용하여 측정 대상물의 높이를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 사용자는 휴대용 거리 측정 장치(1)의 기능 조작부(13)를 통해 임의 거리 측정 모드로 설정을 한 뒤, 휴대용 거리 측정 장치(1)를 측정 대상물의 상단에 대고 거리 측정을 수행한다.

이때, 거리 측정부(20)에서는 붉은색의 직선광이 출력되며, 사용자는 붉은색의 직선광이 측정 대상물에 비추어진 것을 확인함으로써, 휴대용 거리 측정 장치(1)의 방향이 측정 대상물의 상단을 향하고 있다는 것을 인지할 수가 있다.

휴대용 거리 측정 장치(1)의 거리 측정부(20)에서 출력된 붉은색 직선광이 측정 대상물의 상단을 향한 상태에서 사용자가 기능 조작부(13)의 특정 버튼을 누르면, 제어부(40)는 측정 지점(즉 측정 대상물의 상단)까지의 거리(L)를 산출한다.

이때 제어부(40)는 거리 측정이 이루어짐 시점에서, 휴대용 거리 측정 장치(1)가 기울어진 각도(α)도 함께 산출한다. 이렇게 산출된 각도(α)와 측정 지점까지의 거리(L)는 측정 대상물의 높이(H) 또는 측정 대상물까지의 수평 거리(A)를 산출할 기본 자료가 된다.

즉, 도5에 도시된 바와 같이, 측정 지점까지의 거리(L)와 휴대용 거리 측정 장치(1)가 기울어진 각도(α)를 알고 있다면, 측정 대상물의 높이(H)는 L × sinα 가 되고, 측정 대상물까지의 수평 거리(A)는 L × cosα 가 된다. 즉, 이러한 연산 과정을 제어부(40)에서 수행하고, 그 결과를 디스플레이(15)를 통해 출력할 수 있는 것이다.

여기서 제어부(40)는 디스플레이(15)를 통해 측정 지점까지의 거리(L), 측정 각도(α), 측정 대상물의 높이(H), 측정 대상물까지의 수평 거리(A)를 모두 표시할 수도 있으며, 사용자의 명령 입력에 따라 필요한 정보만을 출력할 수도 있다.

이때 사용자는 디스플레이(15)를 통해 출력된 정보와 휴대용 거리 측정 장치(1)를 들고 있는 높이를 감안하여 측정 대상물 전체의 높이를 가늠해볼 수가 있게 된다.

도6은 도1에 도시된 휴대용 거리 측정 장치(1)에서 출력되는 거리 측정 신호의 출력 방향을 전환하여 특정 상황에서 거리를 측정하는 과정의 예를 설명하기 위한 도면이다.

예컨대 도1에서와 같이 거리 측정 신호가 신호 출력구a(11)를 통해 출력되는 상태에서는 비교적 먼 거리에 있는 측정 대상물과의 거리를 측정할 수가 있다. 하지만 비교적 협소한 공간에서의 거리 측정은 불가능하게 된다.

예컨대 본체(10)의 길이는 10cm일 경우, 직경이 8cm인 원통의 내경을 측정할 수는 없는 것이다.

하지만, 도6에서와 같이 사용자가 미러 조작부(14)를 조작하여 미러(50)를 45도 회전시킨다면, 거리 측정부(20)에서 출력되는 거리 측정 신호는 미러(50)에서 반사되어 신호 출력구b(12)를 통해 출력된다.

따라서 사용자는 원통 내부의 어느 일측에 길이 방향으로 휴대용 거리 측정 장치(1)를 밀착하여 집어 넣고 원통의 직경을 측정할 수가 있게 된다. 즉, 장치의 측면에 위치한 신호 출력구b(12)를 통해 거리 측정 신호가 출력됨으로써 비교적 좁은 공간에서의 거리 측정이 가능한 것이다. 물론 이 경우 휴대용 거리 측정 장치(1)의 두께 등이 감안되어 원통의 내경이 산출되고, 이렇게 산출된 정보를 디스플레이(15)를 통해 출력되도록 할 수 있다.

한편, 이상에서는 언급되지 아니하였지만 휴대용 거리 측정 장치(1)의 각 구성부의 작동을 위한 전원 공급은 배터리(미도시)를 통해 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 : 휴대용 거리 측정 장치
10 : 본체
11 : 신호 출력구a
12 : 신호 출력구b
13 : 기능 조작부
14 : 미러 조작부
15 : 디스플레이
20 : 거리 측정부
30 : 기울기 센서
40 : 제어부
50 : 미러

Claims

측정 대상물의 측정 지점으로 거리 측정 신호를 출력하고, 상기 측정 지점에서 반사된 거리 측정 신호를 수신하는 거리 측정부;
기울기를 측정하는 기울기 센서; 및
상기 기울기 센서에서 측정한 기울기를 통해 각도를 산출하고 기 설정된 각도가 되면 상기 거리 측정부에서 상기 거리 측정 신호를 출력하도록 제어하며, 상기 측정 지점에서 반사된 거리 측정 신호를 기반으로 상기 측정 지점까지의 거리를 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 거리 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 거리 측정 신호의 출력 방향을 전환할 수 있는 미러;를 더 포함하는 것을 특징으로 휴대용 거리 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 산출된 각도와 상기 측정 지점까지의 거리를 기반으로 상기 측정 대상물까지의 수평 거리 또는 상기 측정 대상물의 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 휴대용 거리 측정 장치.