KR20160066566A - 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템 - Google Patents

레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 레이저 빔의 위치 정보를 자동으로 획득 및 저장하고, 외부 조명의 감도를 판단하여 보다 정밀한 레이저 타겟의 레벨을 측정할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 회전식 레이저 레벨로부터 조사되는 레이저 광의 수신되는 위치와 상기 회전식 레이저 레벨과의 거리를 검출한 후, 상기 검출된 정보를 이용하여 각각의 레이저 타겟의 위치 레벨을 산출하도록 소정의 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 레이저 타겟; 상기 복수의 레이저 타겟의 동작에 관한 제어 명령 신호를 생성하여 상기 복수의 레이터 타겟으로 전송하고, 상기 복수의 레이저 타겟으로부터 검출된 레이저 타켓의 위치 레벨을 자동으로 획득함과 동시에 실시간으로 모니터링하는 모니터링 장치; 및 레벨 측정 어플리케이션이 설치되고, 상기 레벨 측정 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 모니터링 장치와 연결되어 상기 레이저 타겟의 위치 레벨을 수신하여 표시하는 관리자 단말을 포함하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템을 개시한다.

Description

레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템{ACCURATE LEVEL MEASURING SYSTEM USING LASER}
본 발명의 일 실시예는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템에 관한 것이다.
조선 산업을 비롯한 토목, 건축, 중공업 등 대형 구조물을 제작하는 산업에서는 관심 영역 내에서 측정 대상 위치의 고저차를 확인하기 위하여 레벨 측정을 실시하고 있다. 측정 대상 위치의 고저차를 측정하기 위한 종래기술로는 광학식 레벨기, 디지털 레벨기, 회전식 레이저 레벨과 레이저 검출기로 구성된 레벨 측정기 등을 이용한 방법들을 이용하고 있다.
상기 광학식 레벨을 사용하는 경우, 망원렌즈만으로 구성되어 있어 측정 위치에 작업자가 들고 있는 막대자를 직접 읽어 측정할 수가 있고, CCD 카메라로 구성된 디지털 레벨을 사용하는 경우, 측정 위치에 작업자가 들고 있는 바코드(Bar-code) 내장 막대자의 바코드 형상을 측정하고 레벨을 확인하여 측정할 수가 있다. 그렇지만 상기 두 방법 모두 작업자가 최소 2명 이상이 필요한 단점이 있다.
그 반면에, 상기 회전식 레이저 레벨과 레이저 검출기를 사용하는 경우, 작업자 1명이 레이저 검출기를 통해 회전식 레이저 레벨의 레이저광의 수신되는 위치를 판독하여 레벨을 측정할 수가 있다. 그렇지만, 이 방법은 단지 레벨만을 측정할 수가 있기 때문에 측정 위치의 거리를 동시에 확인해야 할 경우에는 별도의 측정기를 사용해야 하는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1381652호 '레벨 및 거리 측정 레이저 검출기' 공개특허공보 제10-2014-0119901호 '패널의 평탄도를 측정하는 장치 및 방법'
본 발명의 일 실시예는 레이저 빔의 위치 정보를 자동으로 획득 및 저장하고, 외부 조명의 감도를 판단하여 보다 정밀한 레이저 타겟의 레벨을 측정할 수 있는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템은 회전식 레이저 레벨로부터 조사되는 레이저 광의 수신되는 위치와 상기 회전식 레이저 레벨과의 거리를 검출한 후, 상기 검출된 정보를 이용하여 각각의 레이저 타겟의 위치 레벨을 산출하도록 소정의 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 레이저 타겟; 상기 복수의 레이저 타겟의 동작에 관한 제어 명령 신호를 생성하여 상기 복수의 레이터 타겟으로 전송하고, 상기 복수의 레이저 타겟으로부터 검출된 레이저 타켓의 위치 레벨을 자동으로 획득함과 동시에 실시간으로 모니터링하는 모니터링 장치; 및 레벨 측정 어플리케이션이 설치되고, 상기 레벨 측정 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 모니터링 장치와 연결되어 상기 레이저 타겟의 위치 레벨을 수신하여 표시하는 관리자 단말을 포함할 수 있다.
상기 레이저 타겟은 상기 모니터링 장치와의 데이터 송수신을 위한 통신부; 외부의 광원의 밝기를 감지하여 상기 밝기에 대응되는 제1 전기 신호를 생성하는 조명 감지부; 상기 회전식 레이저 레벨로부터 조사되는 레이저 광을 수신하여 상기 레이저 광에 대응되는 제2 전기 신호를 생성하는 레이저 수신부; 상기 제2 전기 신호를 분석가능하도록 신호처리하는 신호 처리부; 상기 신호처리된 제2 전기 신호와, 상기 제1 전기 신호를 각각 제2 디지털 신호 및 제1 디지털 신호로 변환하는 컨버터부; 및 각 구성요소의 동작을 제어하되, 상기 제2 디지털 신호를 미리 설정된 위치 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 상기 레이저 타겟의 위치 레벨을 연산하고, 상기 제1 디지털 신호를 미리 설정된 광원 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 상기 광원의 조명 레벨을 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 레이저 타겟은 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 상기 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 상기 레이저 타겟의 위치 레벨, 상기 광원의 조명 레벨, 상기 위치 레벨 연산 알고리즘 및 광원 레벨 연산 알고리즘과 상기 통신부를 통하여 송수신되는 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 상기 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 상기 레이저 타겟의 위치 레벨과 광원의 조명 레벨을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 조명 감지부는 포토 다이오드이고, 상기 레이저 수신부는 PSD 센서일 수 있다.
상기 레이저 타겟은 상기 회전식 레이저 레벨과 0.5m 내지 30m이내에 설치되고, 상기 외부 광원의 밝기가 150Lux 이하인 환경에서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템은 회전식 레이저 레벨에서 조사된 레이저 빔의 위치 정보를 자동으로 획득 및 저장하고, 외부 조명의 감도를 판단하여 보다 정밀한 레이저 타겟의 레벨을 측정하며, 측정된 정보를 스마트하게 관리자 단말에 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 타겟의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 레이저 타겟을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 4b는 도 3의 레이저 수신부에 사용되는 PSD 센서의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 조명 감지부의 감지 결과에 따른 제어부의 제어 동작을 나타내는 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 레이저 타겟의 구조를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 레이저 타겟을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 4a 및 4b는 도 3의 레이저 수신부에 사용되는 PSD 센서의 동작원리를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 3의 조명 감지부의 감지 결과에 따른 제어부의 제어 동작을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템은, LNGC 등 특수선박 구조물의 평면도, 기계 장치 베드의 레벨, 크레인 받침대 가공면의 레벨, 정밀 이송장치의 레일 직진도 등과 같이 각종 구조물의 레벨을 측정하는 시스템으로서, 레이저 타겟(20), 모니터링 장치(30) 및 관리자 단말(40)을 포함한다.
아울러, 본 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템은 대형 선박의 각종 구조물의 용접 접합면의 높이를 측정하거나, 선박의 하부 수평, 상부와 하부의 수평 접합, 해상 구조물에 취부하여 용접, 조선 기자재의 파이프 배관 이설, 크레인 및 건축물의 높이 및 수평 작업, 선박과 선박의 수평 작업, 선박의 수평작업 후 구조물 이송 작업, 특정 구조물을 선박으로 이송 작업, 굴뚝같은 높이 단계적 작업 시 기울기 측정과 수평 작업, 선박 전체에 대한 벤딩 정도 및 수평 작업 등에 적용될 수 있다.
상기 레이저 타겟(20)은 회전식 레이저 레벨(10)로부터 조사되는 레이저 광의 수신되는 위치와 회전식 레이저 레벨(10)과의 거리를 검출하도록 소정의 작업 영역 상에 서로 이격되어 복수 개(21, 22, 23)로 배치된다. 여기서, 상기 회전식 레이저 레벨(10)은 회전 레이저(미도시)의 레이저 헤드(미도시)에서 레이저를 발진하는 장치로서, 이때 발진된 레이저는 항상 일정한 높이를 유지하며 회전한다.
상기 레이저 타겟(20)은 회전식 레이저 레벨(10)과 0.5m 내지 30m이내에 설치되고, 외부 광원의 밝기가 150Lux 이하인 환경에서 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 레이저 타겟(20)은 커플러 베이스(Coupler base) 위에 부착되는 단열재의 수평(flatness) 보장을 위하여 모든 커플러 베이스의 높이를 측정하고자 할 때 사용될 수 있다.
이러한 레이저 타겟(20)은 통신부(210), 조명 감지부(215), 레이저 수신부(220), 신호 처리부(230), 컨버터부(240), 전원 공급부(260), 메모리부(270), 디스플레이부(280), 정보 입력부(285) 및 제어부(250)를 포함한다.
상기 통신부(210)는 모니터링 장치(30)와의 데이터 송수신을 위한 장치로서, 유무선 통신망으로 이루어진다. 상기 유무선 통신망은 통신망에 정의된 프로토콜 스택을 기반으로 모니터링 장치(30)와 소정의 통신채널을 연결하고, 모니터링 장치(30)에 구비된 통신 프로그램에 정의된 통신 프로토콜(예를 들면, RS422, TCP/IP, ETHERNET, RS232, RS485, HTTP(Hyper-Text Transfer Protocol), WAP(Wireless Application Protocol)/ME(Mobile Explorer))을 이용하여 각각의 제어 명령이나 측정 정보를 송수신하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 통신망의 종류를 한정하는 것은 아니고, 와이파이(wifi) 방식, 지그비(zigbee) 방식, 블루투스(bluetooth) 방식, DARC(data radio channel), DSRC(dedicated short range), 3G, 4G, LTE, LTE-A 방식, LAN(local area network), WAN(wide area network) 및 그 등가 방식 등의 다양한 유무선 통신 방식을 적용할 수도 있다. 이러한 통신부(210)는 제어부(250)를 통하여 처리된 데이터를 외부의 모니터링 장치(30)로 전송한다.
본 발명에서는, 상기 통신부(210)와는 별도로 UART(범용 비동기화 송수신: Universal asynchronous receiver/transmitter)를 제어하는 PC 제어부(290)를 구비하여 병렬직렬 방식으로 데이터를 전송하도록 제어할 수 있다.
상기 조명 감지부(215)는 외부의 광원의 밝기를 감지하여 밝기에 대응되는 제1 전기 신호를 생성하는 장치로서, 포토 다이오드(photo diode)가 사용된다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 포토 다이오드는 적당한 외부 조명 환경일 경우에 기본적인 노이즈 신호와 레이저 빔(laser beam)의 신호를 확실히 구분하여 레이저 빔의 위치를 정확하게 구별 가능한 제1 전기 신호로 생성된다. 그러나, 상기 제1 전기 신호는 강렬한 외부 조명 환경의 경우에 포화(saturation) 라인 이상 올라가면 레이저 빔의 위치를 구별할 수 없게 될 가능성이 있기 때문에, 본 발명에서는 포토 다이오드를 통해 외부 조명의 감도를 판단하여 증폭기(amplifier)의 증폭비를 자동으로 제어하여 신호 처리부(230)의 출력 신호를 제어할 수 있다.
상기 레이저 수신부(220)는 회전식 레이저 레벨(10)로부터 조사되는 레이저 광을 수신하여 레이저 광에 대응되는 제2 전기 신호를 생성하는 장치로서, PSD 센서가 사용된다. 상기 PSD 센서는 수광면에 맺히는 광 스폿(spot)의 위치(즉, 좌표값)를 검출하는 광소자이다. 상기 PSD 센서는 외부 출력을 내기 위한 2개의 위치 전극과 1개의 공통 전극으로 구성되고, 입사된 광 스폿을 전기적인 신호로 변환하기 위해 기본적으로 포토 다이오드와 동일한 사양으로 되어있다.
한편, 상기 PSD 센서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 상한 검출기(Quadrant Detector)로 동작될 수 있고, 이때 레이저 빔이 모든 세그먼트(segment)에 모두 오버랩되고, 세그먼트 사이에 데드 존(dead zone)이 발생한다. 즉, A, B, C, D에 오버랩되는 레이저 빔의 면적에 비례하여 전류가 발생하게 된다. 그러나, 실제 레이저 빔의 중심점 위치와 X, Y 좌표의 위치 관계가 리니어(linear)하지 않게 된다.
따라서, 상기 PSD 센서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 상한 검출기의 데드 존을 제거한 외측 효과 검출기(Lateral Effect Detector)로 동작될 수 있고, 이때, 모든 활성 영역(active area)에서 레이저 빔의 중심점을 찾는 것이 가능하게 되어 레이저 빔의 위치와 출력 신호가 리니어하게 된다. 또한, 상기 PSD 센서는 검출된 레이저 빔의 위치 신호인 X(X1), Y(X2)를 사전 증폭 및 가감산한 후, 디바이더 회로를 거쳐 두 개의 전기 신호(X1, X2)를 신호 처리부(230)에 전달한다.
상기 신호 처리부(230)는 도시되어 있지는 않지만, 레이저 수신부(220)로부터 출력된 전기 신호(즉, 제2 전기 신호)를 분석 가능하도록 신호처리하는 장치로서, 필터부, 증폭부 및 증폭비 조절부를 포함한다.
상기 필터부는 증폭된 PSD 센서로부터 출력된 전기 신호의 외부의 잡음을 제거하며, 렌즈를 포함한 모듈로 구성될 수 있다.
상기 증폭부는 잡음이 제거된 전기 신호를 미리 설정된 샘플링 속도를 구현할 수 있도록 증폭 및 변환한다.
상기 증폭비 조절부(즉, 게인 컨트롤러)는 외부 광원의 밝기(즉, 제1 제어 신호) 등을 고려하여 제어부(250)에 의하여 전기 신호의 증폭비를 자동으로 제어한다. 즉, 상기 증폭비 조절부는 포토 다이오드로부터 외부 광원의 밝기를 인식하여 제어부(250)에서 자동 게인 컨트롤 회로로 피드백하여 게인의 증폭 배수를 지정한다.
상기 컨버터부(240)는 신호 처리부(230)에 의하여 신호처리된 제2 전기 신호와, 조명 감지부(215)로부터 수신된 제1 전기 신호를 각각 제2 디지털 신호 및 제1 디지털 신호로 변환하는 장치이다.
상기 전원 공급부(260)는 본 발명에 따른 레이저 타겟(20)을 구동하는 전원을 공급한다.
상기 메모리부(270)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 레이저 타겟(20)의 위치 레벨, 광원의 조명 레벨, 위치 레벨 연산 알고리즘 및 광원 레벨 연산 알고리즘과 통신부(210)를 통하여 송수신되는 데이터를 저장하는 장치로서, 이이프롬(EEPROM), 낸드 메모리, 플래쉬 메모리 등과 같은 메모리 소자로 구현될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(270)는 본 시스템 운용을 위한 시스템 운용 펌웨어 프로그램 등을 저장한다. 이러한 메모리부(270)는 내장형 메모리 또는 SD 카드, MMC 카드 및 USB 메모리 스틱과 같은 착탈식 메모리로 구성될 수 있다.
상기 디스플레이부(280)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 레이저 타겟(20)의 위치 레벨과 광원의 조명 레벨을 표시하는 장치로서, 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP), 및 유기발광다이오드 표시장치(OLED) 등과 같은 표시 소자로 구현될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부(280)는 관리자가 간편하게 조작할 수 있도록 터치 스크린 형태로 구현될 수 있다.
상기 키 입력부는 조명 레벨과 레이저 위치 레벨과 관련된 각종 설정 데이터를 입력하는 장치로서, 키보드 장치 또는 터치 스크린 등으로 구현될 수 있다.
상기 제어부(250)는 윈도우 XP, 윈도우 NT, 리눅스 등과 같은 운영체계(O/S)(미도시)와, 본 시스템의 운영 프로그램이 설치되어 있고, 운영 프로그램의 실행에 의하여 각 구성요소(즉, 통신부(210), 조명 감지부(215), 레이저 수신부(220), 신호 처리부(230), 컨버터부(240), 전원 공급부(260), 메모리부(270), 디스플레이부(280), 정보 입력부(285))의 동작을 제어하되, 제1 디지털 신호를 미리 설정된 위치 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 연산하고, 제2 디지털 신호를 미리 설정된 광원 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 광원의 조명 레벨을 연산할 수 있다. 또한, 상기 제어부(250)는 광원의 조명 레벨을 기초로 신호 처리부(230)의 증폭비를 조절하여 정확한 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 산출하도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(250)는 PSD 센서를 통한 제2 디지털 신호를 받아 연산처리하여 현재의 위치 레벨을 계산하고, 포토 다이오드를 통한 제1 디지털 신호를 받아서 현재 광원의 레벨을 인식하여 피드백 신호를 전송하고, 주변의 모니터링 장치(30)로 데이터를 송수신하거나 현재의 위치 레벨을 디스플레이부(280)에 표시할 수 있다.
상기 모니터링 장치(30)는 복수의 레이저 타겟(20)의 동작에 관한 제어 명령 신호를 생성하여 복수의 레이터 타겟으로 전송하고, 복수의 레이저 타겟(20)으로부터 검출된 레이저 타켓의 위치 레벨을 자동으로 획득함과 동시에 실시간으로 모니터링한다. 이러한 모니터링 장치(30)는 관리실 내부 등과 같이 레이저 타겟(20) 또는 관리자 단말(40)과 원격에 위치되어 레이저 타겟(20)과 유무선 통신망(예를 들면, RS 422 방식)으로 연결되고, 레이저 타겟(20) 또는 관리자 단말(40)로부터 수신된 정보를 기초로 레이저 타겟(20)의 동작을 원격에서 제어하는 장치이다.
이러한 모니터링 장치(30)는 데스크 탑 PC, 노트북 PC 등과 같이 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 측정하기 위해 사용되는 프로그램이 설치된 범용 컴퓨터 또는 평탄도 측정을 위해 제작된 전용 컴퓨터일 수 있다.
한편, 상기 모니터링 장치(30)는 디스플레이의 표면에 이축연신 필름이 제막될 수 있다. 이러한 이축 연신 필름은 외부 환경에 대하여 디스플레이의 내충격성, 내열성 및 선명도를 향상시키기 위한 구성으로서, 투명한 이축연신 필름용 폴리프로필렌 수지로 형성될 수 있다. 상기 이축연신 필름용 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 80~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 고무 5~20중량%를 반응기 내에서 단계적으로 중합한 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 포함하며, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량이 2중량% 이하이고, 에틸렌-프로필렌 고무의 에틸렌 함량이 30~65중량%이고, 용제추출물의 고유점도가 1~4dl/g일 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체와 에틸렌-프로필렌 고무가 일련의 반응기 내에서 단계적으로 중합되고 혼련되어 제조될 수 있다.
상기 프로필렌 단독 중합체는 중합 반응장치에서 프로필렌이 단독으로 주입되어 중합하여 제조된다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 대하여 80~95중량%를 포함한다. 이때, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 함량이 80중량% 미만이며 결정화도가 저하되어 내열성이 낮아지고, 고무상의 증가로 인하여 투명성이 저하되는 문제점을 나타내며, 95중량%를 초과하게 되면 내충격성이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 에틸렌의 함량이 2중량% 이하인 것이 바람직한데, 2중량%를 초과할 경우에는 결정화에 참여하는 연속적인 프로필렌 사슬에 에틸렌 결점의 빈도수가 증가하여 용융온도 및 결정화도가 저하되므로 내열성이 떨어지는 문제점을 나타낸다.
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 중합한 후, 이어지는 중합 반응장치에서 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 존재 하에서 중합된다.
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 대하여 5~20중량%를 포함한다. 이때, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 함량이 5중량% 미만일 경우 충격강도의 발현이 되지 않으며, 20중량%를 초과한 경우에는 강성 및 내열성이 급격히 저하되고 투명성이 저하되는 문제점을 나타낸다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 고무에서 용제추출물의 고유점도는 1~4dl/g이다. 이때, 상기 고유점도가 1dl/g 미만이면 충격강도의 상승을 기대할 수 없으며, 4dl/g을 초과하는 경우에는 고무성분의 뭉침현상으로 인하여 이축연신 시 파단이 발생하기 쉬우며, 가공성 및 충격강도가 저하되고, 분산된 고무상의 크기가 커짐에 따라 투명성이 저하되는 문제점을 나타낸다.
상기 에틸렌-프로필렌 고무에서 에틸렌 함량은 30~65중량%일 수 있다. 이때, 상기 에틸렌 함량이 30중량%미만이면 고무의 탄성이 감소하여 내충격성이 저하되고 65중량%를 초과하면 고무성분과 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체와의 상용성이 낮아져 고무상의 크기가 커지므로 투명성을 저하시켜 가공성 및 충격강도가 저하되는 문제점을 나타낸다.
또한, 본 발명에서의 레이저 타겟(20)의 몸체는, 노듈러 주철로 이루어진다. 이 노듈러 주철을 1600~1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3~0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500~1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다. 상기 노듈러 주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 노듈러 주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.
보디 구체적으로, 상기 레이저 타겟(20)의 몸체는 노듈러 주철을 1600~1650?로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3~0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500~1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다. 여기서, 노듈러 주철을 1600℃미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 따라서, 노듈러 주철을 1600~1650℃로 가열하는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 용융된 노듈러 주철에는 마그네슘이 0.3~0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 따라서, 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3~0.7중량% 정도가 적합하다. 또한, 용융된 노듈러주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500~1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 여기서, 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500~1550℃가 적합하다. 이와 같이 본 발명의 레이저 타겟(20)의 몸체가 노듈러주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상될 수 있다.
상기 관리자 단말(40)은 레벨 측정 어플리케이션이 설치되고, 레벨 측정 어플리케이션의 실행에 의하여 모니터링 장치(30)와 연결되어 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 수신하여 표시하는 장치로서, 데스크 탑 PC, 노트북 PC, 스마트폰(Smartphone), PDA(Personal Digital Assistant), HPC(Hand Personal Computer), 웹패드, WAP(Wireless Application Protocol)폰, 팜PC, HHT(Hand Held Terminal) 등이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 관리자 단말(40)의 종류를 한정하는 것은 아니다
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템은 회전식 레이저 레벨(10)에서 조사된 레이저 빔의 위치 정보를 자동으로 획득 및 저장하고, 외부 조명의 감도를 판단하여 보다 정밀한 레이저 타겟(20)의 레벨을 측정하며, 측정된 정보를 스마트하게 관리자 단말(40)에 전송할 수 있다.
또한, 본 정밀 레벨 측정 시스템은 레이저 타겟(20)에 의하여 측정된 데이터를 유무선 통신망으로 통하여 모니터링 장치(30) 및 관리자 단말(40)이 자동으로 취득할 수 있도록 상호 연동되도록 구성하여, 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 측정하는 기술을 스마트하게 구현할 수 있게 된다. 이를 통하여, 본 발명에서는 조선 해양 및 기계 중공업 산업체에서 서브 밀리미터(sub-milimeter) 수준의 고정밀 측정을 가능하게 할 수 있고, 이를 통하여 국내 조선 해양 산업의 수주 회복이나, 고부가가치 해양 플랜트 등 다양한 해양 프로젝트의 수주를 증가시켜, 국가 경쟁력 재고와 산업 발전에 이바지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 회전식 레이저 레벨 20: 복수의 레이저 타겟
30: 모니터링 장치 40: 관리자 단말
210: 통신부 215: 조명 감지부
220: 레이저 수신부 230: 신호 처리부
240: 컨버터부 250: 제어부
260: 전원 공급부 270: 메모리부
280: 디스플레이부 285: 정보 입력부
290: PC 제어부

Claims (7)

  1. 회전식 레이저 레벨(10)로부터 조사되는 레이저 광의 수신되는 위치와 상기 회전식 레이저 레벨(10)과의 거리를 검출한 후, 상기 검출된 정보를 이용하여 각각의 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 산출하도록 소정의 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 레이저 타겟(20);
    상기 복수의 레이저 타겟(20)의 동작에 관한 제어 명령 신호를 생성하여 상기 복수의 레이터 타겟으로 전송하고, 상기 복수의 레이저 타겟(20)으로부터 검출된 레이저 타켓의 위치 레벨을 자동으로 획득함과 동시에 실시간으로 모니터링하는 모니터링 장치(30); 및
    레벨 측정 어플리케이션이 설치되고, 상기 레벨 측정 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 모니터링 장치(30)와 연결되어 상기 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 수신하여 표시하는 관리자 단말(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 타겟(20)은
    상기 모니터링 장치(30)와의 데이터 송수신을 위한 통신부(210);
    외부의 광원의 밝기를 감지하여 상기 밝기에 대응되는 제1 전기 신호를 생성하는 조명 감지부(215);
    상기 회전식 레이저 레벨(10)로부터 조사되는 레이저 광을 수신하여 상기 레이저 광에 대응되는 제2 전기 신호를 생성하는 레이저 수신부(220);
    상기 제2 전기 신호를 분석가능하도록 신호처리하는 신호 처리부(230);
    상기 신호처리된 제2 전기 신호와, 상기 제1 전기 신호를 각각 제2 디지털 신호 및 제1 디지털 신호로 변환하는 컨버터부(240); 및
    각 구성요소의 동작을 제어하되, 상기 제2 디지털 신호를 미리 설정된 위치 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 상기 레이저 타겟(20)의 위치 레벨을 연산하고, 상기 제1 디지털 신호를 미리 설정된 광원 레벨 연산 알고리즘에 적용하여 상기 광원의 조명 레벨을 연산하는 제어부(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 타겟(20)은
    전원을 공급하는 전원 공급부(260);
    상기 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 상기 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 상기 레이저 타겟(20)의 위치 레벨, 상기 광원의 조명 레벨, 상기 위치 레벨 연산 알고리즘 및 광원 레벨 연산 알고리즘과 상기 통신부(210)를 통하여 송수신되는 데이터를 저장하는 메모리부(270); 및
    상기 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호, 상기 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호, 상기 레이저 타겟(20)의 위치 레벨과 광원의 조명 레벨을 표시하는 디스플레이부(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조명 감지부(215)는 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 수신부(220)는 PSD 센서인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 타겟(20)은 상기 회전식 레이저 레벨(10)과 0.5m 내지 30m이내에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 타겟(20)은 상기 외부 광원의 밝기가 150Lux 이하인 환경에서 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 정밀 레벨 측정 시스템.
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