KR20170130809A - 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

거리와 각도 측정 및 면적과 체적을 계산할 수 있는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 본체, 상기 본체 내에 장착되어 거리를 측정하는 레이저 거리계, 상기 본체 내에 장착되어 Z축의 각도를 측정하는 기울기 센서, 상기 레이저 거리계 및 상기 기울기 센서의 작동을 제어하고, 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 실행하는 제어부 및 상기 제어부에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제어부에서 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산은 상기 레이저 거리계에 의해 측정된 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리와 상기 기울기 센서에 의해 측정된 X축과 Y축 사이의 각도 또는 X축과 Z축 사이의 각도에 따라 실행되고, 측정된 거리와 각도 및 산출된 면적과 체적은 상기 표시부에 표시하는 구성을 마련하여, 면적 또는 체적을 정밀하게 측정할 수 있다.

Description

레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법{Measuring apparatus using laser distance meter and tilt sensor and measuring method}

본 발명은 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 특히 거리, 각도를 측정하여 면적 및 체적을 계산할 수 있는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

레이저(Laser)는 양자역학을 응용하여 아주 짧은 파장의 전자기파를 증폭하거나 발진하는 장치를 말한다. 양자 발진기 또는 분자 발진기라고도 하며, 레이저의 원어는 유도방출에 의한 광증폭을 의미한다. 레이저 빔은 보통 빛에 비하여 매우 순수하여 산란하지 않고 곧바로 진행하는 빛이다. 이러한 레이저는 일반 생활에 많이 응용되어 사용되는 데, 그중 대표적인 것이 레이저 포인터(Laser Pointer)이며, 레이저 포인터는 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저 빔을 목표물의 특정 위치에 조사하여 방향을 지시하는 장치를 말하며, 사용자가 간편하게 휴대하고 다닐 수 있도록 소형으로 제작된다.

한편, 산업 현장과 건축 현장이나 실내 인테리어와 같은 산업 전반이나 일상생활에서 거리를 측정하기 위해 줄자가 사용되는데, 이러한 줄자는 큰 부피의 물건 또는 장소나, 높은 크기의 물건 또는 장소는 혼자 측정이 어려워 2명이 필요하고, 줄자 재질의 특성상 쉽게 휘어지기 때문에 측정시 휨이 발생하여 정확한 거리 측정이 어려운 문제점이 있다. 그래서, 상기와 같은 레이저 빔을 이용하여 레이저 빔이 목표물에 반사되어 돌아올 때까지의 시간을 카운트해서 목표물과의 거리를 계산한 후 목표물까지의 거리를 측정하는 레이저 거리 측정장치가 개발되었다.

한편, 기울기 센서는 자동차 휠 얼라이먼트 측정기, 카 리프트 자동 수평 조정기, 자동차 도난경보시스템, 자동차의 기울기 모니터, 로타리 엔코더, 자동차의 기울기를 이용한 서스펜션제어, 공작 기계의 정렬제어, 콤바인 등 농업기계, 산업용 로보트, 의료장비, 건설장비, 교량 기울기나 굴착지반의 감시, 금고의 도난 경보기 등의 여러 산업분야에 걸쳐 적용된다.

이와 같이 기울기 센서는 장착되는 장치의 구성목적이나 기능을 위해서 측정대상의 기울기를 측정하는 것으로서, 액체의 충전 가능한 공간이 형성되도록 에폭시(epoxy)수지로 3장의 PCB를 접착하는 것으로 기울기 센서를 구성하였다. 이러한 PCB를 이용한 일체형 액체충전식 기울기 각도센서는 전기적으로 서로 분리된 2개의 극판이 밑면에 형성된 상층 PCB와 유전체가 충전되는 내부공간 형성을 위한 홀이 중앙에 형성된 중간층 PCB 및 전기적으로 분리된 2개의 극판이 윗면에 형성된 하층 PCB가 에폭시 수지에 의해 하나로 접착되고, 상기 상층 PCB와 하층 PCB 사이의 내부공간에 유전체가 주입되어서, 피측정물의 기울기를 측정하도록 된 것이다.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 4 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(101)의 내부에 공간부가 마련되어 공간부에 구성부가 수납되고, 사용자가 한 손으로 쉽게 파지가 가능하도록 중앙부가 좁고 상, 하부로 갈수록 넓어지는 형태로 형성되며, 본체(101)의 일측면 상단부에 레이저 발생부(130)가 가변 저항부의 볼륨 키와 회동 가능하도록 설치되고, 동일면에는 사용자가 한 손으로 레이저 발생부(130)와 버튼부(170)를 조작할 수 있고, 거리를 확인할 수 있도록 버튼부(170)와 디스플레이부(180)가 설치되고, 본체(101)의 저면에 초음파 센서(123)가 구성되는데, 초음파 센서(123)의 중심선과 레이저 발생부(130)의 회전 중심점은 일직선상에 배치된 전자 거리 측정장치에 대해 개시되어 있다.

또 본 발명자의 등록특허인 하기 특허문헌 2에는 N극과 S극을 갖고 고정된 마그네틱과 상기 마그네틱의 N극과 S극의 위치에 따른 전계의 변화량을 검출하여 기울기를 연산하는 홀소자를 포함하며, 상기 홀소자는 마그네틱과 근접되도록 위치되어 마그네틱의 N극과 S극의 위치를 검출하는 홀전계 검출부, 홀전계 검출부에서 출력된 전계검출신호에 따라 기울기를 연산하고 이를 디지털 신호로 출력하는 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서에서 출력된 신호를 외부기기에 출력하는 인터페이스를 포함하며, 상기 홀전계 검출부는 상하측과 좌우양측에 좌표를 설정하고, 상기 마그네틱의 N극과 S극이 상기 좌표와 각 좌표 사이에 위치될 때 서로 다른 비트수를 갖는 검출신호를 출력하고, 상기 인터페이스는 사용자의 요구에 의해 쓸 수 있도록 아날로그출력단자, PWM출력단자, HEX 출력단자로 구분되어 사용되고, 상기 아날로그출력단자는 상기 마이크로프로세서에서 출력된 디지털 신호를 아날로그신호로 변환시켜 출력하는 홀소자를 이용한 기울기 센서에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 3에는 거리 측정 신호를 발생시키고, 피사체로부터 반사되는 거리 측정 신호를 수신하여, 피사체의 조준 위치까지의 직선거리 정보를 획득하는 직선거리 측정부, 거리 측정 장치의 위치를 기준으로, 지표면으로부터 피사체의 조준 위치까지의 각도 정보를 획득하는 각도 측정부 및 상기 획득된 직선거리 정보 및 측정된 각도 정보에 따라 피사체 정보-거리 측정 장치에서 피사체까지의 수평거리 정보 및 피사체의 높이 정보 중 하나 이상을 포함함-를 산출하는 제어부를 포함한 거리측정장치에 대해 개시되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 4에는 레이저 모듈 및 카메라가 초기화됨에 따라 상기 레이저 모듈이 레이저를 피사체로 발사하고, 상기 카메라에 의해 피사체를 촬영하여 해당 영상을 획득하는 단계, 상기 레이저 모듈의 레이저 속도 및 레이저 수신 시간을 기초로 하여 상기 카메라와 상기 피사체 간의 거리를 계산하는 단계 및 상기 카메라와 상기 피사체 간의 거리를 기초로 하여 상기 피사체의 면적을 계산하는 단계를 포함하는 휴대형 원격 피사체 면적 측정 방법에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0758261호(2007.09.06 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0907800호(2009.07.07 등록) 대한민국 공개특허공보 제2010-0033634호(2010.03.31 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0937368호(2010.01.11 등록)

그러나 상술한 바와 같은 상기와 같은 종래의 기술에서는 거리의 측정 및 면적 계산에 측정기가 사용되고 있지만, 직각 조건에서 가로 세로의 측정에 따른 면적 계산만 실행할 뿐, 각을 측정할 수 있는 장비가 마련되어 있지 않아 정확한 면적과 체적 계산이 곤란하다는 문제가 있었다.

한편, 상기 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 사용자가 버튼부(170)의 전원 버튼을 눌러 파워를 온시키고, 버튼부(170)의 선택 버튼을 눌러 초음파를 발생시킨 상태에서 초음파 센서(123)가 수직으로 대향되도록 본체(101)를 한손으로 고정시키고, 본체(101)를 잡고 있지 않는 반대 손으로 버튼부(170)의 레이저 온/오프 버튼(174)을 눌러 레이저 발생부(130)에서 레이저 빔을 발생시키고, 본체(101)를 잡고 있지 않는 반대 손으로 레이저 발생부(130)를 회전시키면서 레이저 빔을 측정 위치에 정확히 조사한 다음 버튼부(170)의 측정 버튼을 누러 사용하므로 장치의 사용이 번잡하고 정확한 측정이 곤란하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 동시에 실행할 수 있는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 정밀하게 실행할 수 있는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스마트폰과 연동하여 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 실행하는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 스마트폰을 충전할 수 있는 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 측정장치는 본체, 상기 본체 내에 장착되어 거리를 측정하는 레이저 거리계, 상기 본체 내에 장착되어 Z축의 각도를 측정하는 기울기 센서, 상기 레이저 거리계 및 상기 기울기 센서의 작동을 제어하고, 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 실행하는 제어부 및 상기 제어부에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제어부에서 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산은 상기 레이저 거리계에 의해 측정된 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리와 상기 기울기 센서에 의해 측정된 X축과 Y축 사이의 각도 또는 X축과 Z축 사이의 각도에 따라 실행되고, 측정된 거리와 각도 및 산출된 면적과 체적은 상기 표시부에 표시되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 측정장치에서, 상기 본체에 마련되고, 상기 레이저 거리계 및 상기 기울기 센서의 작동, 전원의 온/오프, X축용 버튼, Y축용 버튼, Z축용 버튼, 측정된 거리의 평균용 버튼, 체적용 버튼, 면적용 버튼을 조작하기 위한 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 측정장치에서, 상기 입력부 및 표시부는 상기 본체에서 분리 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 측정장치에서, 상기 입력부에서의 조작 데이터를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 상기 표시부로 전송하는 통신부, 상기 본체 내의 각각의 구성 요소에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하고, 상기 본체에는 스마트폰이 장착되고, 상기 통신부는 상기 스마트폰과 무선으로 통신 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 측정방법은 (a) 레이저 거리계로 X축(가로)의 거리를 측정하고, 상기 X축을 기준으로 Y축(세로)의 거리를 측정하는 단계, (b) 기울기 센서로 X축과 Y축 사이의 각도를 측정하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 측정된 각도를 참조하여 상기 단계 (a)에서 측정된 X축과 Y축의 거리에 따라 면적 계산을 실행하는 단계, (d) 상기 X축을 기준으로 Z축(높이)의 거리를 측정하는 단계, (e) 상기 기울기 센서로 X축과 Z축 사이의 각도를 측정하는 단계, (f) 상기 단계 (e)에서 측정된 각도를 참조하여 상기 단계 (c)에서 측정된 면적과 Z축의 거리에 따라 체적 계산을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 의하면, 레이저 거리계 및 기울기 센서를 동시에 사용하므로 거리 및 높이 측정을 정밀하게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 의하면, 레이저 거리계에 의해 측정된 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리와 기울기 센서에 의해 측정된 X축과 Y축 사이의 각도 및 X축과 Z축 사이의 각도에 의해 면적과 체적을 정밀하게 측정할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에 의하면, 스마트폰과 연동되므로 사용 효율을 증대할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 종래의 전자 거리 측정장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치의 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 구성 블록도,
도 4는 본체에 인터페이스가 장착된 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 본체에 스마트폰을 장착하기 위해 인터페이스 부분이 분리된 상태를 나타내는 사시도,
도 6은 본체에 스마트폰이 장착된 상태를 나타내는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 본 발명에 따라 거리를 측정하는 과정의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따라 높이를 측정하는 과정의 다른 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 따라 측정된 X, Y, Z축의 길이 및 계산된 면적(S)과 체적(V) 값을 표시부에 나타낸 상태를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따라 정육면체 형상의 체적을 계산하기 위해 예시적으로 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따라 사각뿔 형상의 체적을 계산하기 위해 예시적으로 나타낸 도면.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치의 블록도 이고, 도 3은 도 2에 도시된 제어부의 구성 블록도 이다.

본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(100)와 상기 본체에서 분리 가능하게 마련된 인터페이스(200) 또는 본체(100)와 상기 본체에 장착되는 스마트폰(300)으로 구성된다.

상기 본체(100) 내에는 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리를 측정하는 레이저 거리계(110), X축과 Y축 사이의 각도 및 X축과 Z축 사이의 각도를 측정하는 기울기 센서(120), 상기 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)의 작동을 제어하고, 거리와 각도 측정에 따라 면적과 체적 계산을 실행하는 제어부(150)를 포함한다.

상기 레이저 거리계(110)는 측정 위치점을 향해 레이저빔을 발생시키고 측정 위치점에서 반사광을 수광하는 수발광용 레이저 다이오드로 이루어지고, 발광 및 수광의 시간차에 의해, 제어부(150)에서 거리를 측정하게 하고, 상기 기울기 센서(120)는 상술한 특허 문헌 2에 개시된 바와 같이 N극과 S극을 갖고 고정된 마그네틱과 상기 마그네틱의 N극과 S극의 위치에 따른 전계의 변화량을 검출하여 기울기를 연산하는 홀소자를 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

상기 인터페이스(200)는 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)의 작동 및 전원의 온/오프를 조작하기 위한 입력부(210), 제어부(160)에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 표시하는 표시부(220)로 이루어진다.

또 상기 본체(100) 내에는 상기 입력부(210)에서의 조작 데이터를 상기 제어부(150)로 전송하고, 상기 제어부(150)에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 상기 표시부(220)로 전송하는 통신부(160), 상기 본체(100) 내의 각각의 구성 요소, 예를 들어 레이저 거리계(110), 기울기 센서(120), 제어부(150), 통신부(160)에 필요한 전원을 공급하는 전원부(130)를 더 포함한다.

상기 제어부(150)는 도 3에 도시된 입력 유닛(151), 연산유닛(152), 저장 유닛(153), 출력 유닛(154)을 구비한다. 상기 입력 유닛(151)은 입력부(210)에서의 조작 버튼에 의해 발생하는 명령을 통신부(160)를 통해 입력받고, 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)에서 측정된 데이터를 입력받는다. 연산유닛(152)은 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)에서 측정된 거리와 각도 측정 데이터에 따라 저장 유닛(153)에 저장된 COSθ 또는 SINθ 값을 적용하여 면적과 체적 계산을 실행한다. 즉, 연산 유닛(152)은 레이저 거리계(110)에 의해 측정된 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리와 기울기 센서(120)에 의해 측정된 X축과 Y축 사이의 각도 및 X축과 Z축 사이의 각도 θ를 COSθ 또는 SINθ로 적용하여 면적을 산출하고, 상기 면적에 대한 높이에 따라 체적을 산출한다. 출력 유닛(154)은 연산 유닛(152)에서 연산된 면적과 체적 값을 통신부(160)를 거쳐 표시부(220)로 출력하도록 하며, 입력부(210)에서 조작 버튼에 대응한 명령을 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)로 출력하여 레이저 거리계(110) 및 기울기 센서(120)를 작동하게 한다.

상기 입력부(210)는 다수의 조작 버튼, 예를 들어 레이저 거리계(110)의 조작 버튼, 기울기 센서(120)의 조작 버튼, 전원의 온/오프 조작 버튼, 스마트폰(300)의 연동 및 충전 조작 버튼, 측정을 위한 기준으로서 X축, Y축, Z축용 버튼, 측정된 거리의 평균용 버튼, 체적용 버튼, 면적용 버튼 등으로 이루어지고, 상기 표시부(220)는 상기 입력부(210)에서의 입력에 따라 제어부(150)에서 처리된 값을 디스플레이하기 위한 LCD 등의 패널로 이루어진다. 상기 입력부(210)와 표시부(220)를 구비한 인터페이스(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 모듈로 결합되고, 상기 본체(100)에서 분리 가능하게 장착된다.

상기 통신부(160)는 인터페이스(200) 또는 스마트폰(300)과 무선으로 통신 가능하도록 하며, 상기 통신은 RS-232, RS-485, 블루투스 또는 WIFI 중의 어느 하나로 실행하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 설명에서는 통신부(160)와 인터페이스(200) 또는 스마트폰(300)과의 통신을 무선으로 실행하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 상기 본체(100)의 외부에 통신용 접촉 단자를 마련하여 통신부(160)와 인터페이스(200) 또는 스마트폰(300)이 직접 접촉으로 통신을 실행하도록 할 수도 있다.

또 상기 전원부(130)는 충전용 배터리를 포함하고, 외부 전원 공급에 의해 배터리를 충전하며, 상기 배터리는 스마트폰(300)의 충전용으로 사용할 수 있다. 이를 위해 상술한 바와 같이, 본체(100)의 외부에 통신용 접촉 단자를 마련하여 스마트폰(300)이 직접 접촉으로 충전을 실행하도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 측정장치에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 음성 출력부(190)로서 스피커를 장착하여 제어부(150)에서 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 음성으로 출력하도록 구성할 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 측정장치의 형상에 대해 도 4 및 도 5에 따라 설명한다.

도 4는 본체에 인터페이스가 장착된 상태를 나타내는 사시도 이고, 도 5는 본체에 스마트폰을 장착하기 위해 인터페이스 부분이 분리된 상태를 나타내는 사시도 이며, 도 6은 본체에 스마트폰이 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측정장치는 본체(100)에 인터페이스(200)가 장착되고, 인터페이스(200)의 상부에는 다수의 조작 버튼으로 이루어진 입력부(210)와 LCD 패널로 이루어진 표시부(220)가 마련된다. 또 본체(100)의 전면에는 레이저 거리계(110)에서 레이저 빔을 발광 및 수광하기 위한 홈부(105)가 형성되어 있다.

또 본체(100)에는 도 5에 도시된 바와 같이 인터페이스(200) 또는 스마트폰(300)을 장착하여 유지하기 위한 지지대(106)가 마련된다. 이와 같은 지지대는 스마트폰(300)의 크기에 따라 가변으로 작동할 수 있게 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(100)에 스마트폰이 장착되는 경우, 입력부(210)와 표시부(220)는 스마트폰(300)에 마련된 키패드 및 화면으로 대체되며, 통신부(160)와의 통신을 통한 입력 및 표시는 본 발명에 따른 측정장치 전용의 스마트폰 앱(APP)을 적용하여 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 스마트폰(300)을 사용하는 경우, 측정하고자 하는 주변을 스마트폰(300)으로 촬영하고, 이 촬영된 영상에 측정점 및 측정값을 표시하는 구조를 채택할 수 있다. 이와 같은 데이터를 스마트폰(300)을 통해 원격지에 전송할 수 있으므로, 예를 들어 공사 현장에서의 영상과 측정 데이터를 실시간으로 원격지의 관리 사무실에서도 용이하게 인식할 수 있다.

또한, 도 4에서 측정장치는 대략 사각 형상으로 이루어지지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 사용의 편리성을 위해 육각 형상으로 제작할 수도 있다.

다음에, 도 7 내지 도 12에 따라 본 발명에 따른 측정 방법을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 본 발명에 따라 거리를 측정하는 과정의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따라 높이를 측정하는 과정의 다른 예를 나타내는 도면이다. 또 도 10은 본 발명에 따라 측정된 X, Y, Z축의 길이 및 계산된 면적(S)과 체적(V) 값을 표시부에 나타낸 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명에 따라 정육면체 형상의 체적을 계산하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명에 따라 사각뿔 형상의 체적을 계산하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이다. 또한, 하기 측정방법에서는 인터페이스(200)로 측정하는 과정을 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니고 스마트폰(300)에 의해 작동할 수도 있다.

먼저, 본 발명에 따른 측정장치에서는 원하는 위치점, 즉 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리를 측정하기 위해 입력부(210)의 전원 단자를 온으로 한다(S10). 이에 따라 입력부(210)에서의 전원 공급 데이터는 통신부(160)를 통해 제어부(150)으로 전송되고, 레이저 거리계(110)로 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 위치점 A 또는 제2 위치점 B의 거리를 측정한다(S20).

이어서, 기울기 센서(120)로 제1 위치점 A과 제2 위치점 B 사이의 각도 θ를 측정한다(S30).

상기 단계 S20에서 측정된 거리와 상기 단계 S30에서 측정된 각도 θ를 저장 유닛(153)에 저장된 COSθ 또는 SINθ의 값을 참조하여 연산 유닛(152)에서 상기 제1 위치점 A와 제2 위치점 B 사이의 거리 또는 도 9에 도시된 바와 같이 나무의 높이를 산출한다(S40).

이어서, 상기 연산 유닛(152)은 상기 단계 S30, S40에서 측정된 거리와 산출된 거리 또는 높이에 따라 면적 계산 또는 체적 계산을 실행한다(S50).

상기 단계 S50에서 계산된 면적 또는 체적 값은 통신부(160)를 거쳐 도 10에 도시된 바와 같이, 표시부(220)에 표시된다(S60). 도 10에서는 표시부(220)에 X축(가로)의 거리가 2.5m이고, Y축(세로)의 거리가 2m이며, Z축(높이)의 거리가 1.5m로 측정되고, 축과 Y축 사이의 각도가 90도이며, X축과 Z축 사이의 각도가 90인 경우, 측정된 범위의 면적(S)이 5㎡이고, 체적(V)이 7.5㎥인 상태를 나타낸다. 또 이러한 값은 단순한 수치로만 표기되므로, 음성 출력부(90)를 통해 사용자에게 음성으로 출력될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법에서는 도 11에 도시된 바와 같은 정육면체 형상의 체적을 계산하기 위해 먼저, 레이저 거리계(110)로 X축(가로)의 거리 b를 측정하고, 상기 X축을 기준으로 Y축(세로)의 거리 a를 측정한다. 또한, 상기 Y축을 측정하기 위해 기울기 센서(120)로 X축과 Y축 사이의 각도를 측정한다. 도 11에 도시된 구조에서 X축과 Y축 사이의 각도는 90도로 측정된다. 이 X축과 Y축 사이의 각도를 참조하여 측정된 X축과 Y축의 거리에 따라 면적 계산, 즉 제어부(150)에서는 미리 입력된 조건에 따라 a*b를 연산하여 면적을 계산한다.

이어서, 상기 X축을 기준으로 Z축(높이)의 거리 c를 측정하고, 기울기 센서(120)로 X축과 Z축 사이의 각도를 측정한다. 도 11에 도시된 구조에서 X축과 Z축 사이의 각도는 90도로 측정되고, 이 X축과 Z축 사이의 각도를 참조하여 이미 계산된 면적에 대해 a*b*c를 연산하여 체적을 계산한다.

한편, 도 13에 도시된 바와 같은 사각뿔 형상에 대해서는 레이저 거리계(110)로 X축(가로)의 거리 b를 측정하고, 상기 X축을 기준으로 Y축(세로)의 거리 a를 측정한다. 또한, 상기 Y축을 측정하기 위해 기울기 센서(120)로 X축과 Y축 사이의 각도를 측정한다. 도 11에 도시된 구조에서 X축과 Y축 사이의 각도는 90도로 측정된다. 이 X축과 Y축 사이의 각도를 참조하여 측정된 X축과 Y축의 거리에 따라 면적 계산, 즉 제어부(150)에서는 미리 입력된 조건에 따라 a*b를 연산하여 면적을 계산한다. 또 X축과 Y축의 거리 및 X축과 Y축 사이의 각도에 따라 교점 p의 위치가 산출된다. 즉, X축과 Y축에 의한 평면에서 대각선의 교점 거리가 산출된다. 이어서, 기울기 센서(120)로 X축과 Z축 사이의 각도 θ를 측정하고, 저장 유닛(153)에 저장된 COSθ의 값에 따라 사각뿔 형상의 높이 h가 계산되며, 이에 따라 사각뿔 형상의 체적은 제어부(150)에서는 미리 입력된 체적 연산 조건에 따라 1/3*a*b*h의 연산에 의해 계산된다.

상술한 바와 같은 과정을 거쳐 사용자가 원하는 면적 또는 체적을 계산한 결과는 저장 유닛(152)에 저장되며, 필요에 따라 스마트폰(300)으로 전송되고, 전원 단자를 오프로 하는 것(S70)에 의해 종료된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기 실시 예의 설명에서는 정육면체의 형상 또는 사각뿔 형상의 면적 및 체적을 구하는 과정에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용하여 삼각뿔, 사각뿔대, 육각뿔, 원기둥, 중공 원기둥, 원뿔, 원뿔대 등의 형상의 면적 및 체적을 용이하게 측정 및 계산할 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 거리계와 기울기 센서를 이용한 측정장치 및 측정방법을 사용하는 것에 의해 면적 또는 체적을 정밀하게 측정할 수 있다.

100 : 본체
200 : 인터페이스
300 : 스마트폰

Claims (5)

1. 본체,
   상기 본체 내에 장착되어 거리를 측정하는 레이저 거리계,
   상기 본체 내에 장착되어 Z축의 각도를 측정하는 기울기 센서,
   상기 레이저 거리계 및 상기 기울기 센서의 작동을 제어하고, 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산을 실행하는 제어부 및
   상기 제어부에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 표시하는 표시부를 포함하고,
   상기 제어부에서 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산은 상기 레이저 거리계에 의해 측정된 X축(가로)의 거리, Y축(세로)의 거리 및 Z축(높이)의 거리와 상기 기울기 센서에 의해 측정된 X축과 Y축 사이의 각도 또는 X축과 Z축 사이의 각도에 따라 실행되고, 측정된 거리와 각도 및 산출된 면적과 체적은 상기 표시부에 표시되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
2. 제1항에서,
   상기 본체에 마련되고, 상기 레이저 거리계 및 상기 기울기 센서의 작동, 전원의 온/오프, X축용 버튼, Y축용 버튼, Z축용 버튼, 측정된 거리의 평균용 버튼, 체적용 버튼, 면적용 버튼을 조작하기 위한 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
3. 제2항에서,
   상기 입력부 및 표시부는 상기 본체에서 분리 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
4. 제3항에서,
   상기 입력부에서의 조작 데이터를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부에서의 거리와 각도 측정 및 면적과 체적 계산의 결과를 상기 표시부로 전송하는 통신부,
   상기 본체 내의 각각의 구성 요소에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하고,
   상기 본체에는 스마트폰이 장착되고, 상기 통신부는 상기 스마트폰과 무선으로 통신 가능한 것을 특징으로 하는 측정장치.
5. (a) 레이저 거리계로 X축(가로)의 거리를 측정하고, 상기 X축을 기준으로 Y축(세로)의 거리를 측정하는 단계,
   (b) 기울기 센서로 X축과 Y축 사이의 각도를 측정하는 단계,
   (c) 상기 단계 (b)에서 측정된 각도를 참조하여 상기 단계 (a)에서 측정된 X축과 Y축의 거리에 따라 면적 계산을 실행하는 단계,
   (d) 상기 X축을 기준으로 Z축(높이)의 거리를 측정하는 단계,
   (e) 상기 기울기 센서로 X축과 Z축 사이의 각도를 측정하는 단계,
   (f) 상기 단계 (e)에서 측정된 각도를 참조하여 상기 단계 (c)에서 측정된 면적과 Z축의 거리에 따라 체적 계산을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.

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