KR20150138523A - 타겟의 자동수평조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코너큐브 등의 반사경이 장착된 타겟에 있어서 사용자가 타겟의 방향을 조작하는 경우, 자동으로 타겟의 수평이 조정되는 자동수평조정장치에 관한 것이다. 이를 위하여 상단은 반사경을 포함하는 타겟이 회전가능하도록 연결되고, 하단은 중심추와 연결되며, 중단에 장착부가 구성되는 수직축; 중공의 기둥형태로 구성되어 중심추 측의 수직축 일부를 내부에 수용하고, 상부에 타겟이 위치되도록 구성되는 하우징; 및 장착부에 장착되고, 제1축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 하우징의 상부와 연결되는 제1샤프트 및 제2축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 수직축과 연결되는 제2샤프트를 포함하는 수평조정부;를 포함하고, 타겟은 수평조정부를 중심으로 하는 제1축 방향 및 제2축 방향으로의 회동이 자유로우며, 중심추에 의해 타겟의 수평이 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치가 제공될 수 있다. 이에 따르면 사용자가 타겟을 조작한 후에도 타겟의 위치, 각도, 수평 등의 조건이 일정하게 자동으로 조정되는 효과가 있다.

Description

타겟의 자동수평조정장치{AUTOMATIC LEVEL REGULATION APPARATUS FOR TARGET}

본 발명은 타겟의 자동수평조정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코너큐브 등의 반사경이 장착된 타겟에 있어서 사용자가 타겟의 방향을 조작하는 경우, 자동으로 타겟의 수평이 조정되는 자동수평조정장치에 관한 것이다.

최근 자연환경분야, 고고학 분야, 도시계획분야, 재난방재 분야 등의 다양한 분야에서 GIS(Geographic information system)이 상당히 효율적으로 이용되고 있는 추세이다. 이러한 GIS에서는 위치데이터를 기반으로 사용자의 필요에 따라 각종 정보들을 병합하여 이용하게 된다. 이러한 GIS 중 본 발명에서 문제되는 것은 3차원 레이저 스캐너이다.

3차원 레이저 스캐너는 공간을 3차원 점 데이터로 표현한다. 도 1은 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)가 대상 지역(2)의 토포그래피를 스캐닝하는 모습을 도시한 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)는 대상 지역(2)을 3차원 점 데이터로 획득하고, 여기에 디지털 영상을 결합하여 현실공간을 사실대로 표현할 수 있게 된다. 결국 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)는 골프장의 지형 파악이나, 문화재와 같이 설계도면이 없는 건축물의 복원에 이용되고 있다.

또한, 이러한 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)는 산업현장의 플랜트와 같은 구조물을 스캔하여 제작된 구조물을 3D 도면으로 보존함은 물론 공정검사와 사후 유지관리용 정보를 생성하는 데에 사용되고 있다. 또한 공간이 표현된 3차원 점 데이터를 이용한 건물의 정밀 모델링, 구조물의 변위 계측을 위한 정밀도 분석, 철골 보의 안전 모니터링을 위한 변위 계측 기법 등에 활용되고 있다. 또한 암반사면과 댐의 특성 및 안정성 평가를 위한 모니터링 분야, 그리고 문화재 분야에서 문화재 복원, 안전진단, 정밀실측, 보수보강, 데이터베이스 구축, 도면 복구 및 동굴 문화재에도 활용되고 있으며, 골프장, 건설공사 등의 설계분야에도 운영되고 있다. 이러한 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)는 그 활용범위가 점차 확대되고 있으며, 향후에는 3차원 분야의 핵심장비로 자리를 확고히 할 것으로 기대되고 있는 실정이다.

이러한 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)는 광원에서 레이저광을 주사하여 수평방향의 모터와 수직방향의 미러를 회전시켜 대상 지역(2)의 3차원 점 데이터(거리, 각도, 빛의 반사강도)를 취득하게 된다. 또한 각 위치정보에 해당하는 2D 카메라 정보를 매핑(mapping)하여, 3차원 점 데이터 형태로 3차원 공간 좌표를 표현한다.

이러한 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)로 대상 지역(2)의 토포그래피(topography)를 측정할 때, 기준점을 설정하기 위해 복수개의 타겟(3)을 필요로 한다. 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)로 대상 지역(2)의 3차원 점 데이터를 확보한 후, 기준점에 위치된 타겟(3)과 레이저 트래커(Laser Traker) 또는 토탈 스테이션(Total Station)과 같은 정도가 높은 3차원 광학 측량기(4)를 이용하여, 설정된 기준점의 정확한 거리정보 및 높이정보, 즉 3차원 위치정보를 측정하여 레이저 스캐너(1)로 측정한 기준 타겟(3)의 좌표 측정값의 정확도를 보완하게 된다. 도 2는 코너큐브를 일예로 하는 타겟(3)의 반사광 생성 원리를 도시한 모식도이고, 도 2에 도시된 바와 같이 타겟(3)에는 코너큐브와 같은 각종 반사경(5)이 구성되게 된다.

대한민국 등록특허 10-0793296 대한민국 등록특허 10-0642279 대한민국 등록특허 10-0914560

대상 지역의 토포그래피에 대한 3차원 점 데이터를 확보하기 위해 기준으로 설치되는 기준점으로는 구형(球形)으로 코너큐브 프리즘이 내부에 설치된 타겟이 적용되게 된다. 그러나 지상용 3차원 레이저 스캐너가 대상 지역을 스캐닝할 때, 토탈 스테이션이나 레이저 트래커용 구형의 프리즘형 반사 타겟을 그대로 레이저 스캐너용 타겟으로 사용할 경우에는 타겟에 의해 강한 반사광이 반사되므로 레이저 스캐너에서 검출되어 획득되는 3차원 점 데이터가 왜곡되는 문제점이 발생된다. 따라서 사용자는 지상용 3차원 레이저 스캐너로 대상 지역을 스캐닝할 때에는 직접 프리즘형 반사 타겟으로부터 반사광이 발생되지 않도록 타겟을 180도 돌려놓아야 한다.

그런데 사용자가 타겟의 방향을 조작할 때, 그 위치 및 각도가 변경될 수 있으며, 수평인지 아닌지 확인할 수 없는 문제점이 상존하고 있다.

따라서 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 발명의 목적은, 코너큐브 등의 반사경이 장착된 타겟에 있어서 사용자가 타겟의 방향을 조작하는 경우, 자동으로 타겟의 수평이 조정되는 자동수평조정장치을 제공하는데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 목적은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상단은 반사경(5)을 포함하는 타겟(3)이 회전가능하도록 연결되고, 하단은 중심추(30)와 연결되며, 중단에 장착부가 구성되는 수직축(12); 중공의 기둥형태로 구성되어 상기 중심추(30) 측의 상기 수직축(12) 일부를 내부에 수용하고, 상부에 상기 타겟(3)이 위치되도록 구성되는 하우징(14); 및 상기 장착부에 장착되고, 제1축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 상기 하우징(14)의 상부와 연결되는 제1샤프트 및 제2축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 상기 수직축(12)과 연결되는 제2샤프트를 포함하는 수평조정부(20);를 포함하고, 상기 타겟(3)은 상기 수평조정부(20)를 중심으로 하는 상기 제1축 방향 및 상기 제2축 방향으로의 회동이 자유로우며, 상기 중심추(30)에 의해 상기 타겟(3)의 수평이 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 타겟(3)의 자동수평조정장치를 제공하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 제1축과 상기 제2축은 상호 교차하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 제1축과 제2축이 상호 교차되도록 구성되면 수평방향으로 작용되는 대부분의 외력이 지지부(18) 또는 하우징(14)에 작용되지 않고, 외력이 수직축(12)의 자유운동에 사용되는 효과가 발생된다.

또한, 상기 중심추(30)는 비자성 금속으로 구성되고, 상기 하우징(14)의 내측 하단에 구성되며, 자성을 갖는 마그네틱홀더(32);를 더 포함하며, 상기 중심추(30)는 상기 마그네틱홀더(32)의 유효자력범위 내에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 중심추(30)가 비자성 금속으로 구성되고 마그네틱홀더(32)가 유효자력범위 내에 위치되면, 수직축(12)이 외력에 의해 자유운동하게 되면서도 진동수가 급격하게 감소하여 수평이 신속하게 조정되는 효과가 발생된다.

또한, 상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트의 양단부는 원추형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 제1샤프트와 제2샤프트의 단부가 원추형태로 구성되면, 원추부와 음각부가 만나는 형태로 수평조정부(20)가 구성되게 된다. 이러한 구성에 의해 면과 점이 접하는 점접 형태로 수평조정부(20)가 구성되어 마찰력이 급격하게 감소되므로 수평조정의 반복성, 재현성이 향상되는 효과가 발생된다.

또한, 상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트의 양단부는 원추형태로 구성되고, 상기 하우징(14)의 상부에 2개가 마주보도록 형성되고, 상기 수평조정부(20)를 향하는 음각의 형태로 구성되며, 상기 제1샤프트의 양단부가 접하도록 구성되는 제1음각부(410); 및 상기 장착부의 수평방향 양측면에 2개가 마주보도록 형성되고, 상기 수평조정부(20)를 향하는 음각의 형태로 구성되며, 상기 제2샤프트의 양단부가 접하도록 구성되는 제2음각부(420);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 제1샤프트와 제2샤프트의 단부가 원추형태로 구성되면, 원추부와 음각부가 만나는 형태로 수평조정부(20)가 구성되게 된다. 이러한 구성에 의해 면과 점이 접하는 점접 형태로 수평조정부(20)가 구성되어 마찰력이 급격하게 감소되므로 수평조정의 반복성, 재현성이 향상되는 효과가 발생된다.

또한, 제1음각부(410) 및 상기 제2음각부(420)는, 원추형 또는 구형으로 구성되거나, U자형 또는 V자형의 모서리로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 수평 조정부의 샤프트의 단부가 원추형으로 구성되는 경우로서, 점접 또는 선접을 구현하는 효과가 발생된다.

또한, 반사경(5)은 코너큐브인 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 반사경(5)이 코너큐브로 구성되는 경우, 광학 측량기의 레이저광의 입사각과 상관 없이 같은 방향으로 반사광이 구현될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 하우징(14)의 하부에 구비되고, 상기 하우징(14)의 수평을 조절할 수 있도록 구성되는 조절놉(knob, 16);을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 조절놉(16)이 더 구비되는 경우, 상판 자체의 각도를 수평으로 조절하여 중심추(30)가 하우징(14)의 내측에 접하는 것을 방지하는 효과가 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면 사용자가 타겟(3)을 조작한 후에도 타겟(3)의 위치, 각도, 수평 등의 조건이 일정하게 자동으로 조정되는 효과가 있다.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면 보다 정밀한 3차원 레이저 스캐닝 작업을 시행할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면 3차원 레이저 스캐닝 및 토탈 스테이션이나 레이저 트래커를 이용한 측량 작업 중에 기준점에 설치된 타겟(3)의 제거와 설치를 반복할 필요가 없게 되는 효과가 있다. 심지어 측량기의 종류를 변경하는 경우에도, 타겟(3)의 제거와 설치를 반복할 필요가 없는 효과가 발생된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 지상용 3차원 레이저 스캐너가 대상 지역의 토포그래피를 스캐닝하는 모습을 도시한 모식도,
도 2는 코너큐브를 일예로 하는 타겟의 반사광 생성 원리를 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치를 도시한 분해사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치의 종단면을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부를 도시한 확대사시도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부를 도시한 정단면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부를 도시한 측단면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치의 작동관계를 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 타겟의 방향을 조작한 상태를 도시한 모식도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 타겟을 사용하는 상태의 모식도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

타겟의 자동수평조정장치의 연결관계

타겟의 자동수평조정장치의 구성 및 연결관계와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치를 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치를 도시한 분해사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치의 종단면을 도시한 단면도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 자동수평조정장치(10)는 타겟(3), 반사경(5), 수직축(12), 수평조정부(20), 중심추(30), 마그네틱홀더(32), 하우징(14), 조절놉(16), 지지부(18)를 포함할 수 있다.

타겟(3)은 사용자가 방향을 조작하기 용이하도록 구형 또는 다각단면의 형태로 구성될 수 있다. 다만 타겟(3)은 레이저 스캐너가 타겟(3) 표면의 중심위치를 측정하기 용이하도록 제작될 수 있다. 즉 타겟(3)의 표면은 흰색, 회색 또는 유사한 명도를 지니는 색상의 플라스틱, 폴리에틸렌 등과 같은 석유화합물로 제작되거나, 광택 연마 또는 폴리싱을 하지 않은 가공세라믹 또는 금속 면으로 제작되어 난반사되도록 제작될 수 있다. 이때 타겟(3)의 표면의 중심도는 아주 우수한 값을 갖도록 제작될 수 있다. 타겟(3)은 내부에 반사경(5)을 구비하며, 타겟(3)의 일측에는 레이저광이 반사경(5)에 입사할 수 있도록 하는 입사구가 구비될 수 있다. 타겟(3)은 반사경(5)을 보호하고, 조작하기 위한 하우징의 일종이라고 볼 수 있다. 타겟(3)의 중심 하단부는 수직축(12)과 결합된다. 또한 타겟(3)이 결합되는 수직축(12)의 상단에는 회전부(11)가 구비되어, 타겟(3)이 수평방향으로 회전가능하도록 구성될 수 있다.

반사경(5)은 타겟(3)의 내부에 구비되고, 광학 측량기(4)에서 주사되는 레이저광이 입사되고, 입사된 레이저광이 입사방향의 반대방향으로 반사되도록 구성되는 코너큐브 등의 반사경으로 구성될 수 있다. 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)를 이용할 때에는 반사경(5)에서 반사광이 발생되지 않도록 반사경(5)의 방향을 180도 돌려놓고, 광학 측량기(4)로 위치 및 각도를 측량할 때에는 반사광이 발생되도록 반사경(5)의 방향을 원상태로 복구시키게 된다.

수직축(12)은 상단에 타겟(3)을 구비하고, 하단에 중심추(30)를 구비한다. 타겟(3)과 중심추(30)를 연결하고, 중단에서 수평조정부(20)와 연결되어 타겟(3)의 자동수평조정 기능을 구현하기 위한 구성이다. 타겟(3)이 연결되는 상단에는 타겟(3)의 수평방향 회전에 자유도를 부여하는 회전부(11)가 구비될 수 있다. 수직축(12)의 중단에는 수평조정부(20)가 삽입되어 장착될 수 있는 장착부(17)가 구비될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 장착부(17)는 도넛형태 또는 중심에 직사각형의 홀이 있는 직사각 형태로 구성될 수 있다. 타겟(3) 및 중심추(30)는 수직축(12)의 상하단에 구비되고, 수평조정부(20)를 축으로 하여 일체로 움직이게 된다. 다만 타겟(3)의 수평방향 회전은 독립적으로 구동되도록 구성될 수 있다.

장착부(17)의 양측면에는 수평조정부(20)의 제2원추부(22)와 선접하는 제2지지부(42)가 수평조정부(20)를 향하도록 구비될 수 있다. 제2지지부(42)의 일측은 제2음각부(420)가 구성될 수 있다. 제2음각부(420)는 음각의 원추형으로 구성되거나, 음각의 구형으로 구성될 수 있다. 또는 제2음각부(420)는 제2원추부(22)가 안착되는 U자형 또는 V자형 모서리의 형태로 구성될 수 있다.

제2음각부(420)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제2음각부(420)의 음각의 원추면 기울기는 제2원추부(22)의 양각의 원추면 기울기보다 크게 구성될 수 있다. 제2음각부(420)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제2원추부(22)와 제2음각부(420)는 점접하게 된다.

제2음각부(420)가 음각의 구형으로 구성되는 경우, 제2음각부(420)의 음각의 원단면의 직경은 제2원추부(22)의 양각의 원단면의 직경보다 크게 구성될 수 있다. 제2음각부(420)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제2원추부(22)와 제2음각부(420)는 점접하게 된다.

제2음각부(420)가 U자형 또는 V자형의 모서리 형태로 구성되는 경우, 제2원추부(22)와 제2음각부(420)는 선접 또는 점접하게 된다.

제2원추부(22)와 제2음각부(420)의 선접 또는 점접은 제2원추부(22)가 자유롭게 축방향으로 회전할 수 있도록 하는 효과가 있다. 제2원추부(22)의 자유로운 축방향 회전은 타겟(3)의 장착부(17) 면의 법선방향에 대한 자동 수평조정효과를 발생시키게 된다.

수평조정부(20)와 관련하여, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)를 도시한 확대사시도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)를 도시한 정단면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)를 도시한 측단면도이다. 도 6, 7, 8에 도시된 바와 같이 수평조정부(20)는 장착부(17)의 중심에 삽입되어, 타겟(3), 수직축(12) 및 중심추(30)의 하중을 제1지지부(41), 측벽(13), 상판(15), 하우징(14) 및 지지부(18)에 전달하는 역할을 한다. 또한 수평조정부(20)는 타겟(3)의 수평을 자동으로 조정하게 된다.

수평조정부(20)는 육면체에 단부가 양각의 원추형으로 구성되는 샤프트가 상호 교차하는 두개의 축을 구성하는 형태로 구현될 수 있다. 각각의 샤프트는 제1원추부(21) 및 제2원추부(22)로 정의될 수 있다. 제1원추부(21)는 제1지지부(41)와 선접 또는 점접하도록 구성될 수 있다. 또한 제2원추부(22)는 제2지지부(42)와 선접 또는 점접하도록 구성될 수 있다. 제2원추부(22)는 타겟(3), 수직축(12) 및 중심추(30)의 하중을 직접 전달받고, 전달받은 하중은 제1원추부(21)를 통해 측벽(13)으로 다시 전달되게 된다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이 제2원추부(22)는 제2지지부(42)의 음각 상면과 접하게 되고, 도 8에 도시된 바와 같이 제1원추부(21)는 제1지지부(41)의 음각 하면과 접하게 된다.

측벽(13)은 상판(15)에 상판의 법선방향으로 돌출되도록 구성될 수 있고, 장착부(17)가 구성하는 면의 법선방향으로 장착부(17)를 사이에 두고 양측에 구성될 수 있다. 측벽(13)에는 수평조정부(20)의 제1원추부(21)와 선접 또는 점접하는 제1지지부(41)가 수평조정부(20)를 향하도록 구비될 수 있다. 제1지지부(41)의 일측은 제1음각부(410)가 구성될 수 있다. 제1음각부(410)는 음각의 원추형으로 구성되거나, 음각의 구형으로 구성될 수 있다. 또는 제1음각부(410)는 제1원추부(21)가 안착되는 U자형 또는 V자형 모서리의 형태로 구성될 수 있다.

제1음각부(410)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제1음각부(410)의 음각의 원추면 기울기는 제1원추부(21)의 양각의 원추면 기울기보다 크게 구성될 수 있다. 제1음각부(410)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제1원추부(21)와 제1음각부(410)는 점접하게 된다.

제1음각부(410)가 음각의 구형으로 구성되는 경우, 제1음각부(410)의 음각의 원단면의 직경은 제1원추부(21)의 양각의 원단면의 직경보다 크게 구성될 수 있다. 제1음각부(410)가 음각의 원추형으로 구성되는 경우, 제1원추부(21)와 제1음각부(410)는 점접하게 된다.

제1음각부(410)가 U자형 또는 V자형의 모서리 형태로 구성되는 경우, 제1원추부(21)와 제1음각부(410)는 선접하게 된다.

제1원추부(21)와 제1음각부(410)의 선접 또는 점접은 제1원추부(21)가 자유롭게 축방향으로 회전할 수 있도록 하는 효과가 있다. 제1원추부(21)의 자유로운 축방향 회전은 타겟(3)의 장착부(17) 면의 수평방향에 대한 자동 수평조정효과를 발생시키게 된다.

중심추(30)는 수직축(12)의 하단과 연결될 수 있다. 중심추(30)는 수직축(12)의 길이방향과 중력방향이 일치하도록 구성하는 역할을 하게 된다. 중심추(30)는 비자성금속으로 구성될 수 있다. 중심추(30)는 하우징(14)의 내부에 위치하게 된다. 또한 중심추(30)는 하우징(14)의 하단 내측에 구비된 마그네틱홀더(32)의 유효자력범위 내에 위치되게 된다. 타겟(3)의 조작에 의해 중심추(30)가 움직이면 마그네틱홀더(32)에 의해 중심추(30)에 에디 커런트(eddi current)가 발생되게 된다. 이러한 에디 커런트에 의해 중심추(30)에는 에너지 손실이 발생되고, 이러한 에너지 손실에 의해 중심추(30)의 진동수가 급감하게 된다. 마그네틱홀더(32)가 중심추(30)의 뎀퍼역할을 하게 되는 것이다. 중심추(30)를 자성금속으로 구성하는 경우에는 중심추(30)가 중력방향이 아닌 중력과 자력의 병합에 따른 방향을 향하도록 구성되는 문제점이 있다. 특히 강한 자성을 가진 자성 금속으로 구성하는 경우에는 타겟(3)을 지면에 고정한 것과 다름 없으며, 약한 자성을 가진 자성 금속이라도 정밀도의 측면에서 본 발명의 목적을 달성하지 못할 가능성이 있다.

마그네틱홀더(32)는 하우징(14)의 하단 내측에 복수개가 구비될 수 있다. 중심추(30)가 마그네틱홀더(32)의 유효자력범위 내에 위치되도록 구성될 수 있다.

하우징(14)은 중공의 기둥형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 중공의 원기둥 형태로 구성될 수 있다. 하우징(14)의 내부에는 중심추(30)가 구성될 수 있고, 하우징(14)의 상부에는 상판(15)이 구비될 수 있다.

상판(15)은 하우징(14)의 상부에 구성될 수 있고, 중심은 수직축(12)이 관통되도록 관통홀이 구성된다. 수직축(12)이 수평조정부(20)의 축방향으로 흔들리는 것을 가능케하기 위해 충분한 크기의 관통홀이 구성될 수 있다. 관통홀의 외측 일부에는 측벽(13)이 상방으로 돌출구성될 수 있다. 이러한 측벽(13)에는 수평조정부(20)의 제1원추부(21)가 선접 또는 점접할 수 있도록 구성되는 제1지지부(41)가 구성될 수 있다.

조절놉(16)은 하우징(14)의 하부에 구성될 수 있고, 조절놉(16)의 회전에 의해 하우징(14)의 수평을 조정할 수 있도록 구성될 수 있다.

지지부(18)는 조절놉(16)의 하부에 구성될 수 있고, 기준점의 지면에 고정되고, 위에 기재된 모든 구성의 하중을 지지하는 구성이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)는 제1원추부(21) 및 제2원추부(22)에 의한 2축 수평 조정의 형태로 개시되어 있다. 본 발명은 2축 수평 조정의 형태에 한정되지 않고, 다축 수평 조정의 형태를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)는 제1원추부(21) 및 제2원추부(22)에 의해 축방향 회전이 자유로운 형태로 개시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 수평조정부(20)는 원추부에 의해 구현되는 자유로운 축방향 회전에 한정되지 않고, 스러스트 베어링, 롤러 베어링 및 볼 베어링 등에 의해 구현되는 자유로운 축방향 회전의 형태를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 수평조정부(20)를 베어링으로 구현하는 경우, 마찰력이 커서 재현성, 반복성에 제한이 있을 수 있다. 그러나 본 발명의 일실시에에 따라 수평조정부(20)를 두개의 원추부로 구현하는 경우, 원추부와 음각부 사이에는 구속력이 발생하지 않으며, 면과 점의 접촉이므로 안정성, 반복성 및 재현성이 우수한 효과가 발생된다.

타겟의 자동수평조정장치의 작동관계 및 이용방법

자동수평조정장치(10)의 작동관계와 관련하여, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟의 자동수평조정장치의 작동관계를 도시한 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이 타겟(3)의 조작에 의해 중심추(30)가 움직이면 마그네틱홀더(32)에 의해 중심추(30)에 에디 커런트(eddi current)가 발생되게 된다. 이러한 에디 커런트에 의해 중심추(30)에는 에너지 손실이 발생되고, 이러한 에너지 손실에 의해 중심추(30)의 진동수가 급감하게 된다. 마그네틱홀더(32)가 중심추(30)의 뎀퍼역할을 하게 되는 것이다. 이러한 에디 커런트에 의해 중심추(30)가 보다 짧은 시간에 중력방향을 찾게 되며, 타겟(3) 및 반사경(5)의 자동수평조정이 가능하게 된다.

자동수평조정장치(10)의 이용방법과 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 타겟의 방향을 조작한 상태를 도시한 모식도, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 타겟을 사용하는 상태의 모식도를 도시한 것이다. 도 10, 11에 도시된 바와 같이, 지상용 3차원 레이저 스캐너(1)로 대상 지역을 스캐닝할 때에는 타겟(3)에서 반사되는 반사광이 발생되지 않도록 타겟(3)을 180도 돌려놓고, 광학 측량기(4)로 기준점의 정확한 위치, 각도 등을 측량할 때에는 타겟(3)에서 반사되는 반사광이 발생되도록 타겟(3)을 다시 광학 측량기를 바라보도록 돌려놓게 된다. 본 발명의 일실시예에 따른 타겟(3)의 자동수평조정장치(10)를 이용하면 이렇게 사용자가 타겟(3)의 방향을 조작할 때, 그 위치 및 각도가 변경되지 않고, 타겟(3)이 수평을 유지하는 것이 분명해지는 효과가 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따르면 사용자가 타겟을 조작한 후에도 타겟의 위치, 각도, 수평 등의 조건이 일정하게 자동으로 조정되는 효과가 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따르면 보다 정밀한 3차원 레이저 스캐닝 작업을 시행할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따르면 3차원 레이저 스캐닝 및 토탈 스테이션이나 레이저 트래커를 이용한 측량 작업 중에 기준점에 설치된 타겟의 제거와 설치를 반복할 필요가 없게 되는 효과가 있다. 심지어 측량기의 종류를 변경하는 경우에도, 타겟의 제거와 설치를 반복할 필요가 없는 효과가 발생된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 지상용 3차원 레이저 스캐너
2: 대상 지역
3: 타겟
4: 광학 측량기
5: 반사경
10: 자동수평조정장치
11: 회전부
12: 수직축
13: 측벽
14: 하우징
15: 상판
16: 조절놉
17: 장착부
18: 지지부
20: 수평조정부
21: 제1원추부
22: 제2원추부
30: 중심추
32: 마그네틱홀더
41: 제1지지부
42: 제2지지부
410: 제1음각부
420: 제2음각부

Claims (8)

1. 상단은 반사경을 포함하는 타겟이 회전가능하도록 연결되고, 하단은 중심추와 연결되며, 중단에 장착부가 구성되는 수직축;
   중공의 기둥형태로 구성되어 상기 중심추 측의 상기 수직축 일부를 내부에 수용하고, 상부에 상기 타겟이 위치되도록 구성되는 하우징; 및
   상기 장착부에 장착되고, 제1축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 상기 하우징의 상부와 연결되는 제1샤프트 및 제2축 방향으로 형성되며 축방향 회전이 자유롭도록 양단부가 상기 수직축과 연결되는 제2샤프트를 포함하는 수평조정부;
   를 포함하고,
   상기 타겟은 상기 수평조정부를 중심으로 하는 상기 제1축 방향 및 상기 제2축 방향으로의 회동이 자유로우며,
   상기 중심추에 의해 상기 타겟의 수평이 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1축과 상기 제2축은 상호 교차하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 중심추는 비자성금속으로 구성되고,
   상기 하우징의 내측 하단에 구성되며, 자성을 갖는 마그네틱홀더;
   를 더 포함하며,
   상기 중심추는 상기 마그네틱홀더의 유효자력범위 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트의 양단부는 원추형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트의 양단부는 원추형태로 구성되고,
   상기 하우징의 상부에 2개가 마주보도록 형성되고, 상기 수평조정부를 향하는 음각의 형태로 구성되며, 상기 제1샤프트의 양단부가 접하도록 구성되는 제1음각부; 및
   상기 장착부의 수평방향 양측면에 2개가 마주보도록 형성되고, 상기 수평조정부를 향하는 음각의 형태로 구성되며, 상기 제2샤프트의 양단부가 접하도록 구성되는 제2음각부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1음각부 및 상기 제2음각부는, 원추형 또는 구형으로 구성되거나, U자형 또는 V자형의 모서리로 구성되는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 반사경은 코너큐브인 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 하부에 구비되고, 상기 하우징의 수평을 조절할 수 있도록 구성되는 조절놉;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟의 자동수평조정장치.
   

Images