KR20180056850A - 전차레일 자동 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일 자동 측정장치에 관한 것으로, 특히 선박 선형 실험실에서 선박의 운항 성능을 추정하기 위하여 실험용도로 설치된 전차레일의 횡경사와 높낮이 및 직진도의 측정 정밀도를 높일 수 있도록 한 선박의 운항 성능 추정용 전차레일 자동 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전차레일의 횡경사, 높낮이, 직진도 등을 수작업이 아닌 기계적 전자적 수단을 이용하여 자동으로 측정할 수 있어 측정 정밀도가 향상되고, 측정시간도 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

전차레일 자동 측정장치 및 그 방법{Apparatus and method for automatic measuring train rail}

본 발명은 전차레일 자동 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 선박 선형 실험실에서 선박의 운항 성능을 추정하기 위하여 실험용도로 설치된 전차레일의 횡경사와 높낮이 및 직진도의 측정 정밀도를 높일 수 있도록 한 전차레일 자동 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 선박의 운항 성능을 추정하기 위하여 선박 선형 실험실에는 실험용도로 전차레일이 설치된다.

그리고, 전차레일을 따라 전차가 움직이는데, 전차 밑에는 모형선이 결합되어 있어 모형선의 움직임에 따른 거동과 관련된 실험을 하게 된다.

그런데, 전차레일은 전차의 움직이는 진동으로 인해 조금씩 변형이 생기므로 주기적으로 전차레일을 측정하고 변형이 있을 경우 교정해야 한다.

이때, 전차레일의 길이는 보통 100m에서 400m 정도이며, 두 줄로 설치되어 있고 그 위로 전차가 움직이는 구조이므로 전차레일을 받치고 있는 전차레일의 받침대 수량은 100m일 경우 약 400-500개 정도이고, 400m일 경우에는 레일받침대가 약 2000개 정도에 이른다.

때문에, 반복실험의 여파로 전차레일의 높낮이, 횡경사, 직진도 등이 틀어질 경우 정확한 실험값을 얻기 어려울 뿐만 아니라, 전체 장비의 수명을 단축시키므로 반드시 주기적으로 점검되고 교정되어야 한다.

이를 위해, 종래에는 전차레일의 상부에 와이어를 설치하고, 와이어가 전차레일과 동일한 수평 이격거리를 갖도록 하며, 계측단계에서 전차레일의 상부에 설치된 측정부를 전차레일의 진행방향으로 이동시키면서 확대경을 이용하여 전차레일의 모서리와 와이어의 수평 이격거리를 눈으로 확인하며 반복적으로 측정하였다.

하지만, 이러한 방식은 관측자가 확대경을 통해 눈으로 계측하여야 하므로 많은 시간이 소요되고, 와이어가 진동하게 되면 계측하지 못하고 기다려야 하며, 관측자에 따라 개인차가 있어 측정 정밀도를 떨어뜨림은 물론 관측자의 피로도와 스트레스에 의해서도 측정 정밀도에 있어 현저한 차이가 생기는 폐단이 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0394493호(2003.07.31.) '레일마모 측정기' 대한민국 특허 등록번호 제10-0737517호(2007.07.03.) '철도레일 측정시스템 및 측정방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-0874491호(2008.12.10.) '레일의 면틀림 및 줄틀림 측정장치' 대한민국 공개특허 제10-2009-0079320호(2009.07.22.) '자기부상열차용 레일 선형측정장치' 대한민국 특허 등록번호 제10-1320692호(2013.10.14.) '레일강도 측정장치' 대한민국 공개특허 제10-2016-0108551호(2016.09.19.) '레일 측정 시스템'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 특히 선박 선형 실험실에서 선박의 운항 성능을 추정하기 위하여 실험용도로 설치된 전차레일의 횡경사와 높낮이 및 직진도의 측정 정밀도를 높일 수 있도록 한 전차레일 자동 측정장치 및 그 방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 전차레일, 상기 전차레일을 고정지지하는 레일받침대, 상기 전차레일과 평행하게 설치되며 담수가 담긴 담수채널을 포함하고; 상기 전차레일을 따라 이동가능하며, 수평면을 갖는 이동차; 상기 이동차에 설치된 컴퓨터형 제어기; 상기 이동차의 수평면에 설치된 경사계;를 더 구비하여, 상기 이동차가 전차레일을 따라 이동하면서 각 레일받침대에서의 전차레일 횡경사를 측정하여 경사변형이 생겼는지를 상기 제어기가 판독할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정장치를 제공한다.

이때, 상기 전차레일의 일단 상측에는 간격을 두고 수평판이 설치되고, 상기 수평판에는 상기 전차레일의 일측 모서리와 일치되게 레이저건이 배치되며, 상기 이동차의 수평면에는 상기 레이저건으로부터 발진된 레이저빔을 수광하는 레이저수광기가 설치되고, 상기 레이저수광기는 두 개의 모터에 의해 수평방향과 수직방향으로 이동할 수 있게 구성되며, 상기 레이저수광기의 후단에는 수직하게 설치된 초점조절판이 구비되고, 상기 레이저건과 두 개의 모터를 포함한 레이저수광기는 상기 제어기와 연결 제어되어 전차레일의 직진도를 계측하도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 전차레일의 일단 상측에는 간격을 두고 수평판이 설치되고, 상기 수평판에는 상기 담수채널에 담긴 담수의 수면까지 거리를 측정하는 제1초음파센서가 설치되며, 상기 이동차의 수평면에도 상기 담수의 수면까지 거리를 측정하는 제2초음파센서가 설치되어 제1초음파센서는 기준값이 되고, 제2초음파센서가 계측한 측정값과 기준값을 비교하여 전차레일의 높이차를 산출하도록 제1,2초음파센서는 제어기와 연결된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기에 기재된 측정장치를 이용하여 전차레일의 직진도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 이동차가 홈포지션에 있을 때 레이저건으로부터 레이저빔을 발진시켜 초점조절판에 초점이 들어오도록 레이저건의 위치를 조절하는 초점 조절단계; 초점 조절이 완료되면, 레이저건에서 출력된 레이저빔이 수광센서에서 오목한 수광특성을 받을 수 있도록 제2모터를 조절하면서 위치를 찾아 고정하는 이동차 상하조절단계; 상하 방향이 고정된 위치에서 제1모터의 절대 시작위치 "0" 값에서 출발하여 레이저건의 초점을 중심으로 좌우 방향으로 이동하면서 대칭값을 찾고, 절대 시작위치 "0"에서 대칭값의 1/2값까지 거리를 엔코더로 계산하는 수광기하우징 좌우조절단계; 상기 수광기하우징 좌우조절단계 후 대칭값의 1/2값이 Y축의 기준값인 "0"값이 되고, 제1모터의 절대 시작위치 "0"은 측정값이 되게 하는 연산단계; 상기 연산단계가 완료되면, 이동차를 정해진 위치로 이동시켜 상기 수광기하우징 상하조절단계부터 다시 진행하는 과정을 반복수행하고, 반복수행된 연산값들을 취합하여 전차레일의 직진도를 판단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정방법도 제공한다.

본 발명에 따르면, 전차레일의 횡경사, 높낮이, 직진도 등을 수작업이 아닌 기계적 전자적 수단을 이용하여 자동으로 측정할 수 있어 측정 정밀도가 향상되고, 측정시간도 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전차레일 자동 측정장치의 전체 구성을 보인 예시적인 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 요부 확대도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 측정장치 중 직진도 측정예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전차레일 자동 측정장치는 일정길이의 전차레일(100)을 포함한다.

이때, 상기 전차레일(100)은 실험실에 설치된 실험용 레일로서, 이를 따라 전차(미도시)가 슬라이딩되면서 선박의 운항 성능을 추정하는 실험을 할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 전차레일(100)은 설치면에 일정간격으로 고정되는 다수개의 레일받침대(110)에 의해 통상적인 레일 고정구조로 고정 지지된다.

아울러, 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 상기 전차레일(100)의 일단과 간격을 두고 고정블럭(120)이 수직하게 설치되며, 상기 고정블럭(120)의 상단에는 상기 전차레일(100)의 길이방향과 수직하게 수평판(130)이 고정된다.

이 경우, 상기 수평판(130)은 상기 전차레일(100)의 상부를 가로질러 배치되며, 전차레일(100)과 높이차를 가지므로 서로 간섭되지 않는다.

또한, 상기 수평판(130)의 상면에는 상기 전자레일(100)의 일측 모서리와 일치되는 지점에 레이저건(140)이 설치되는데, 상기 레이저건(140)은 상기 전차레일(100)의 길이방향으로 레이저를 발진시킬 수 있도록 배치되며, 전차레일(100)의 일측 모서리의 수직 상측에서 길이 방향으로 발진되는 것이므로 전차레일(100)의 직진도를 측정할 수 있다.

즉, 전차레일(100)이 휘어지거나 틸트될 경우 전차레일(100)의 일측 모서리 라인(직선)이 레이저건(140)과 벌어지게 되므로 직진도가 불량임을 검출할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 레이저건(140)을 이용한 전차레일(100)의 직진도 불량 여부를 검출하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

뿐만 아니라, 상기 수평판(130)의 단부 상면에는 수평판(130)의 길이방향으로 더 연장된 제1센서지지판(150)이 설치되고, 상기 제1센서지지판(150)에는 그와 직교되게 제1초음파센서(160)가 고정된다.

다시 말해, 상기 제1초음파센서(160)는 설치면을 향해 수직하게 설치되는 것이다.

그리고, 상기 제1초음파센서(160)의 수직하방의 설치면에는 담수채널(170)이 설치되는데, 상기 담수채널(170)은 상기 전차레일(100)과 간격을 두고 평행하게 배치되며, 담수채널(170)에는 담수가 채워지는데 상기 담수는 일종의 정반 기능을 수행한다.

즉, 다수는 균일한 수평면을 제공하여 전차레일(100)의 높낮이 변화를 측정하기 위한 기준면을 제공하는데, 일반적인 정반을 사용할 수 없는 이유는 길이가 100m 이상이 되게 되면 지구가 둥글기 때문에 그에 맞는 균일한 수평면을 제공할 수 없기 때문이다.

이에 반해, 담수는 해수면으로서 지구가 둥근것에 맞춰 균일한 수평면을 제공하므로 이를 기준면으로 삼기 위해 담수를 채운다.

때문에, 상기 담수채널(170)은 담수가 담긴 상태에서 수평면이 보일 수 있도록 상부가 개방된 사각박스 형상으로 형성되어야 한다.

한편, 상기 전차레일(100)의 타단에는 도 1 및 도 3에서와 같이, 상면이 수평면을 이룬 대략 '∩'형상의 이동차(200)가 구비되고, 상기 이동차(200)의 상면 일측에는 자료를 취득하여 저장, 판독할 뿐만 아니라 본 발명에서 사용되는 센서류, 모터류, 레이저건 등의 구동을 무선제어하는 제어기(210)가 설치된다.

상기 제어기(210)는 무선통신 기능을 갖춘 일종의 컴퓨터로 이해하면 되고, 다수의 센서류, 모터류,레이저건 등에는 무선통신이 가능하도록 무선통신모듈이 내장되어 있으나 이는 본 발명의 핵심적인 특징이 아니므로 공지된 무선통신모듈을 통해 무선통신 가능한 정도면 족하다.

또한, 상기 이동차(200)의 하단 안쪽면에는 서로 마주보게 다수의 차륜(220)이 설치되고, 차륜(220)은 가이드편(230)에 의해 회전가능하게 설치되며, 가이드편(230)은 전차레일(100)의 양측면에 끼워져 차륜(220)이 상기 전차레일(100)의 양측면과 구름접촉한 상태로 이동할 수 있도록 구성된다.

때문에, 상기 이동차(200)는 상기 전차레일(100)을 따라 움직일 수 있게 된다.

이때, 상기 차륜(220) 중 어느 하나는 상기 이동차(200)의 상면 일측에 고정된 이동차구동모터(240)의 동력을 전달받아 구동되도록 구성되는데, 동력을 전달하는 구조는 상세히 도시하지 않았으나 모터축과 차륜축을 베벨기어로 연결하거나 혹은 타이밍벨트와 풀리를 이용하는 공지의 방식으로 동력을 전달하게 구성할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 이동차구동모터(240)도 상기 제어기(210)에 의해 구동 제어된다.

아울러, 상기 이동차(200)의 상면에는 상기 제1센서지지판(150)과 평행하게 제2센서지지판(150)이 설치되며, 상기 제2센서지지판(150)의 일측에는 상기 제1초음파센서(160)와 동일한 방향으로 제2초음파센서(260)가 설치되고, 상기 제1,2초음파센서(160,260)는 모두 제어기(210)와 통신하여 측정값을 전송하도록 구성된다.

때문에, 상기 제2초음파센서(260)도 당연하게 담수채널(170)에 담긴 담수의 수면을 향해 배치된다.

또한, 상기 이동차(200)의 상면 일측에는 경사계(270)가 설치된다.

상기 경사계(270)는 디지털경사계로서, 더 정확하게는 디지털수준계이며, 이는 이동차(200)가 초기 설치시 수평상태로 세팅되어 있기 때문에 전차레일(100)의 경사가 바뀌게 되면 이는 경사계(270)에 의해 검출되고 검출값은 제어기(210)를 통해 즉시 확인이 가능하게 된다.

덧붙여, 상기 이동차(200)의 일측면에는 수직편(280)이 장착되고, 상기 수직편(280)의 일측에는 상기 전차레일(100)의 일측면에 수직하게 받침대감지센서(290)가 설치된다.

이때, 상기 받침대감지센서(290)는 상기 제어기(210)와 연결되어 검출신호를 송신할 수 있도록 구성되며, 레일받침대(110)를 감지하도록 근접센서를 사용함이 바람직하고, 레일받침대(110)를 감지하기 위해서는 적어도 레일받침대(110)와 평행한 위치에 있어야 하므로 상기 수직편(280)는 충분히 길게 연장되어야 한다.

뿐만 아니라, 상기 이동차(200)의 상면에는 도 1 및 도 4,5에 도시된 바와 같은 레이저수광기(300)가 더 설치된다.

상기 레이저수광기(300)는 레이저건(140)과 마주보게 설치되어 레이저건(140)으로부터 발진된 레이저빔을 수광할 수 있도록 구성되며, 제어기(210)와 연결되어 검출정보를 송신하도록 구성된다.

이때, 상기 레이저수광기(300)는 사각박스 형상의 수광기하우징(310)과, 상기 수광기하우징(310)에 내장된 수광센서(320)와, 상기 이동차(200)의 상면에 고정된 수평이동안내박스(340)와, 상기 수평이동안내박스(340)의 외측면에 고정된 제1모터(350)와, 상기 제1모터(350)의 구동에 의해 상기 수평이동안내박스(340)를 따라 전차레일(100)의 폭방향으로 움직이는 수직이동안내박스(360)와, 상기 수직이동안내박스(360)의 상면에 설치된 제2모터(370)를 포함한다.

그리고, 상기 수직이동안내박스(360)의 하단 일부에는 상기 수평이동안내박스(340)에 형성된 수평안내홈(GD)에 끼워지는 끼움편(미도시)이 돌출되고, 상기 끼움편에는 볼스크류(미도시)가 관통하여 스크류결합되며, 볼스크류의 일단은 제1모터(350)에 연결되게 구성될 수 있다.

그러면, 제1모터(350)의 회전에 따라 볼스크류가 회전하면서 상기 수직이동안내박스(360)를 수평안내홈(GD)의 길이방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

마찬가지로, 상세히 도시되지 않았지만, 상기 수직이동안내박스(360)에 상기 수평안내홈(GD)과 동일한 방식의 수직안내홈(미도시)이 형성되고, 상기 수광기하우징(310)의 일측면에서 돌출된 돌편(미도시)이 상기 수직안내홈에 끼워지며, 그 상태에서 제2모터(370)와 연결된 볼스크류가 돌편을 관통하면서 스크류 결합되게 함으로써 상기 수광기하우징(310)을 전차레일(100)의 높이방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

결국, 상기 수광기하우징(310)은 좌우 폭방향(전차레일에 대해), 상하 높이방향으로 이동할 수 있게 된다.

또한, 상기 수광기하우징(310)의 후단에는 표적이 그려진 초점조절판(380)이 더 구비된다.

뿐만 아니라, 상기 수광센서(320)의 전단에는 서로 간격을 두고 설치된 제1,2수광필터(322,324)를 더 설치하여 오류를 발생시키는 간섭광들을 막아 레이저빔만 정확히 검출하도록 함으로써 검출정확도, 즉 검출신뢰도를 높이도록 함이 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

먼저, 경사계(270)를 통한 전차레일(100)의 경사변화, 즉 횡경사를 계측하는 것은 앞서 설명한 바와 같다.

다음으로, 전차레일(100)의 높낮이 변화는 두 개의 초음파센서를 이용하여 수행한다.

즉, 제1초음파센서(160)는 고정된 상태이므로 제2초음파센서(260)가 측정할 때 수면의 액체 증발로 인한 양을 보정하기 위한 수단으로 활용된다.

다시 말해, 상기 제2초음파센서(260)는 이동차(200)와 함께 이동하면서 특정위치, 즉 받침대감지센서(290)가 레일받침대(110)를 감지할 때 이동차(200)는 이동을 정지하며, 그 상태에서 레이저건(140)을 통한 직진도, 초음파센서를 이용한 전차레일(100)의 높낮이를 계측하게 된다.

그리고, 이러한 계측은 필요시 혹은 주기적으로 전차레일(100)에 설치되어 사용되는 것이다.

아울러, 이동차(200) 정지시 전차레일(100)의 높낮이 계측은 제2초음파센서(260)가 수면을 향해 초음파를 발진함과 동시에 제1초음파센서(160)도 수면을 향해 초음파를 발진시켜 동시 계측하는 형태로 이루어지며, 초음파의 속도는 알고 있는 값이고, 수면에 맞고 되돌아오는데 걸리는 시간은 각 초음파센서가 단순히 센서만을 의미하는 것이 아니라 센서조립체, 즉 무선통신도 가능하도록 모듈이 내장되어 있고 하우징도 있으며 되돌아오는 음파를 수신하는 모듈 및 그때 걸리는 시간을 체크할 수 있기 때문에, 시간도 알 수 있는 상태가 된다.

따라서, 제어기(210)는 속도 정보와 시간 정보를 토대로 거리 = 속도 * 시간의 수식에 따라 수면으로부터 각 초음파센서까지의 거리를 산출할 수 있게 된다.

그런데, 담수는 계속 증발하기 때문에 수위가 낮아질 수 있다. 이것 때문에 제1초음파센서(160)는 전차레일(100)의 가장 끝에서 기준점이 되게 하여 물이 증발한 양만큼 바뀐 거리정보를 취득하고, 제2초음파센서(260)가 계측했을 때 그 값에서 물의 증발량만큼을 보정하게 되면 전차레일(100)의 정확한 높이, 즉 측정지점들 간의 높이차를 알 수 있다.

다시 정리하자면, 제1초음파센서(160)가 설치된 지점은 높이변형이 일어나지 않는 전차레일(100)의 끝단이므로 제1초음파센서(160)가 이동차(200)의 정지에 맞춰 주기적으로 계측하는 높이 변화는 오로지 담수의 증발에 의해서만 생긴 차이가 된다.

때문에, 그 차이값은 곧 증발량이 되는 것이며, 이때 측정된 값은 제어기(210)에 저장된다.

그리고, 이동차(200)의 정지에 맞춰 동시에 계측되는 제2초음파센서(260)가 계측한 다수 지점에서의 높이가 서로 다를 경우, 이 값은 전차레일(100)의 변형에 따른 높이차인지 담수의 증발에 의한 높이차인지를 알 수 없다. 따라서, 제1초음파센서(160)가 계측한 값을 이용하여 보정하게 되면 그것이 변형에 의한 것인지 아닌지 여부를 정확하게 알 수 있게 된다.

예컨대, 첫번째 레일받침대에서 계측한 제1,2초음파센서(160,260)의 계측값이 동일하다면 전차레일(100)의 높이 변형은 없는 것이다. 그런데, 두번째 레일받침대에서 계측한 제1,2초음파센서(160,260)의 계측값이 다르고 제2초음파센서(260)에서 계측한 값이 더 크다면 제1초음파센서(160)에서 계측한 값을 빼고 남은 만큼 전차레일(100)의 높이가 더 높아진 경우가 된다.

이와 같이, 본 발명은 기준이 되는 하나의 초음파센서와, 측정위치가 바뀌는 다른 하나의 초음파센서를 이용하여 측정위치가 바뀔 때 마다 동시에 측정하게 하여 상호 비교함으로써 전차레일(100)의 높이변화를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

아울러, 전차레일(100)의 직진도 측정은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 초점조절판(380)의 도 6과 같은 표적에 레이저건(140)으로부터 발진된 레이저빔이 들어올 수 있도록 제1모터(350)와 제2모터(370)를 구동시켜 수광기하우징(310)의 위치를 조절한다.

레이저빔이 초점에 들어오면, 제1모터(350)와 제2모터(370)를 구동시켜 레이저빔이 제1,2수광필터(322,324)를 거쳐 수광센서(320)에 도달하도록 수광기하우징(310)의 위치를 도 7과 같이 다시 조절하면서 이때 제1모터(350)와 제2모터(370)가 움직이는 출력신호를 제어기(210)가 받아 그 궤적을 그리면 도 8과 같은 레이저 측정 특성곡선을 얻을 수 있게 된다.

이 특성곡선에서 제일 높은점이 직선 그래프상의 한점이 되며, 측정이 완료되면 이동차(200)를 다음 레일받침대까지 이동시킨 후 동일한 방식으로 계측한다.

그런 다음 계측한 여러점이 모이면 이를 토대로 직선을 그리고, 그 직선값을 비교하면 전차레일(100)의 각 레일받침대(110)에 의한 변위량과 직선오차를 구할 수 있게 되어 직진도 양,부를 확인할 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 본 발명에 따른 측정장치를 이용한 직진도 측정방법을 설명하자면 다음과 같다.

이때, 전차레일(100)의 길이방향을 X축이라고 하고, 전차레일(100)의 폭방향을 Y축이라고 하며, 이동차(200)는 X축의 직진도 측정을 위해 구비되고, 레이저건(140)은 Y축의 직진도 측정을 위해 구비된다.

이 상태에서, 초점 조절단계가 수행된다. 초점 조절단계는 이동차(200)가 홈포지션에 있을 때 레이저건(140)으로부터 레이저빔을 발진시켜 도 6과 같이 초점조절판(380)에 초점이 들어오도록 레이저건(140)의 위치를 조절하는 단계이다.

초점이 조절되면, 레이저건(140)의 출력특성(도 8 참조)을 얻기 위해 제1,2모터(350,270)를 상하, 좌우로 조절하게 되는데, 먼저 레이저건(140)에서 출력된 레이저빔이 수광센서(320)에서 오목한 수광특성(도 7,8 참조)을 받을 수 있도록 제2모터(370)를 조절하여 위치를 찾아서 고정하는 수광기하우징(310) 상하조절단계를 거친다.

그리고, 상하 방향이 고정된 위치에서 제1모터(350)의 절대 시작위치 "0" 값에서 출발하여 레이저건(140)의 초점을 중심으로 좌우 방향으로 이동하면서 대칭값을 찾고, 절대 시작위치 "0"에서 대칭값의 1/2값까지 거리를 엔코더로 계산하는 수광기하우징(310) 좌우조절단계를 거친다.

이후, 대칭값의 1/2값이 Y축의 기준값인 "0"값이 되고, 제1모터(350)의 절대 시작위치 "0" 은 측정값이 되게 하는 연산단계가 수행된다.

상기 연산단계가 완료되면, 이동차(200)를 정해진 위치로 이동시켜 상기 수광기하우징 상하조절단계부터 다시 진행하는 과정을 반복수행하고, 반복수행된 연산값들을 취합하여 전차레일(100)의 직진도를 판단하는 단계가 수행된다.

이와 같이, 본 발명은 직진도 측정을 전장설비를 이용하여 자동으로 수행하기 때문에 측정 편의성이 향상되고, 정확한 측정이 가능한 장점이 있다.

8. 이런 방법으로 이동차(레일자동측정장치)가 스스로 레일 체어를 찾아가면서 레일의 직선도 를 측정하는 것이다.

100: 전차레일 200: 이동차
300: 레이저수광기

Claims (4)

1. 전차레일, 상기 전차레일을 고정지지하는 레일받침대, 상기 전차레일과 평행하게 설치되며 담수가 담긴 담수채널을 포함하고;
   상기 전차레일을 따라 이동가능하며, 수평면을 갖는 이동차;
   상기 이동차에 설치된 컴퓨터형 제어기;
   상기 이동차의 수평면에 설치된 경사계;를 더 구비하여, 상기 이동차가 전차레일을 따라 이동하면서 각 레일받침대에서의 전차레일 횡경사를 측정하여 경사변형이 생겼는지를 상기 제어기가 판독할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전차레일의 일단 상측에는 간격을 두고 수평판이 설치되고, 상기 수평판에는 상기 전차레일의 일측 모서리와 일치되게 레이저건이 배치되며, 상기 이동차의 수평면에는 상기 레이저건으로부터 발진된 레이저빔을 수광하는 레이저수광기가 설치되고, 상기 레이저수광기는 두 개의 모터에 의해 수평방향과 수직방향으로 이동할 수 있게 구성되며, 상기 레이저수광기의 후단에는 수직하게 설치된 초점조절판이 구비되고, 상기 레이저건과 두 개의 모터를 포함한 레이저수광기는 상기 제어기와 연결 제어되어 전차레일의 직진도를 계측하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 전차레일의 일단 상측에는 간격을 두고 수평판이 설치되고, 상기 수평판에는 상기 담수채널에 담긴 담수의 수면까지 거리를 측정하는 제1초음파센서가 설치되며, 상기 이동차의 수평면에도 상기 담수의 수면까지 거리를 측정하는 제2초음파센서가 설치되어 제1초음파센서는 기준값이 되고, 제2초음파센서가 계측한 측정값과 기준값을 비교하여 전차레일의 높이차를 산출하도록 제1,2초음파센서는 제어기와 연결된 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정장치.
   
4. 청구항 2에 기재된 측정장치를 이용하여 전차레일의 직진도를 측정하는 방법에 있어서,
   상기 이동차가 홈포지션에 있을 때 레이저건으로부터 레이저빔을 발진시켜 초점조절판에 초점이 들어오도록 레이저건의 위치를 조절하는 초점 조절단계;
   초점 조절이 완료되면, 레이저건에서 출력된 레이저빔이 수광센서에서 오목한 수광특성을 받을 수 있도록 제2모터를 조절하면서 위치를 찾아 고정하는 이동차 상하조절단계;
   상하 방향이 고정된 위치에서 제1모터의 절대 시작위치 "0" 값에서 출발하여 레이저건의 초점을 중심으로 좌우 방향으로 이동하면서 대칭값을 찾고, 절대 시작위치 "0"에서 대칭값의 1/2값까지 거리를 엔코더로 계산하는 수광기하우징 좌우조절단계;
   상기 수광기하우징 좌우조절단계 후 대칭값의 1/2값이 Y축의 기준값인 "0"값이 되고, 제1모터의 절대 시작위치 "0"은 측정값이 되게 하는 연산단계;
   상기 연산단계가 완료되면, 이동차를 정해진 위치로 이동시켜 상기 수광기하우징 상하조절단계부터 다시 진행하는 과정을 반복수행하고, 반복수행된 연산값들을 취합하여 전차레일의 직진도를 판단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 전차레일 자동 측정방법.
   

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