KR20220017256A - 거리측정 헤드 및 이를 구비한 다중대상 거리측정 시스템 - Google Patents

거리측정 헤드 및 이를 구비한 다중대상 거리측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 광원부로부터 전송되는 레이저 펄스 중 일부를 상기 레이저 광원부측으로 반사시켜 기준 펄스를 생성하는 반사면; 측정대상으로부터 수신한 측정 펄스를 분배하는 광분배기; 및 상기 광분배기에서 분배된 측정 펄스를 수신하는 위치센서;를 포함하고, 상기 측정 펄스는 상기 레이저 펄스가 측정대상에서 반사된 것이고, 상기 광분배기를 통과한 측정 펄스와 상기 기준 펄스가 상기 레이저 광원부에 도달하는 시간차에 기초하여 상기 반사면과 측정대상 사이의 거리가 측정되는 것을 특징으로 하는 거리측정 헤드를 개시한다.

Description

거리측정 헤드 및 이를 구비한 다중대상 거리측정 시스템 {Measuring head unit and distance measuring system having the head units}
본 발명은 거리측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 측정대상에 대한 거리측정을 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있는 다중대상 거리측정 시스템 및 이에 사용되는 거리측정 헤드에 관한 것이다.
최근 산업현장이 스마트 공장화 되어가는 추세에 따라 공장 내 다수의 장비 상태를 실시간으로 모니터링하고 관리 및 유지하기 위한 기술 수요가 증가하고 있다. 장비의 상태 파악하기 위해 다양한 센서들이 적용되고 있으며, 특히 외부 환경과 공정 중 발생하는 열, 진동 등에 기인한 장비 구조 변형, 장비의 특정 부위 이송/회전 구동 특성 등을 모니터링 하기 위해서는 외란에 의한 측정 끊김이 없이 장기간 동작이 가능한 다수의 정밀 거리측정 센서가 필요하다.
종래에는 이러한 측정을 위해 다수의 정전용량센서나 레이저 센서를 사용하고 있다. 정전용량센서의 경우 사용이 간편하고 정밀도가 높지만 측정범위가 1mm 이하로 한정적이고 설치 위치도 제한되는 단점이 있고 가격도 고가여서 다중 위치 모니터링을 위한 센서로 적용하기에는 한계가 있다. 레이저 센서의 경우 변위 간섭계 기반의 센서는 측정 정밀도가 높고 설치 자유도도 높지만 레이저 빔이 외부간섭으로 인해 단절될 경우 기존 측정 정보를 잃게 되고 단일 간섭계로 다수의 레이저 헤드 적용이 어려워 다중 모니터링에 한계가 있다.
특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1109001호 (2012년 01월 31일 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다수의 장비의 원하는 측정 부위에 다수의 측정헤드를 정렬하여 장착하고 하나의 단일 거리측정기를 적용하여 높은 측정 정밀도로 실시간 거리 변화를 모니터링 할 수 있는 다중대상 거리측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 광원부로부터 전송되는 레이저 펄스 중 일부를 상기 레이저 광원부측으로 반사시켜 기준 펄스를 생성하는 반사면; 측정대상으로부터 수신한 측정 펄스를 분배하는 광분배기; 및 상기 광분배기에서 분배된 측정 펄스를 수신하는 위치센서;를 포함하고, 상기 측정 펄스는 상기 레이저 펄스가 측정대상에서 반사된 것이고, 상기 광분배기를 통과한 측정 펄스와 상기 기준 펄스가 상기 레이저 광원부에 도달하는 시간차에 기초하여 상기 반사면과 측정대상 사이의 거리가 측정되는 것을 특징으로 하는 거리측정 헤드를 개시한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 거리측정 헤드를 다수개 구비하되, 레이저 펄스를 복수개의 제1 광경로로 분할하는 제1 광분할기; 제1 광분할기에서 분할된 각각의 제1 광경로에 광학적으로 연결되고 제1 광경로를 적어도 하나 이상의 제2 광경로로 분할하는 제2 광분할기; 및 각각의 제2 광경로에 각각 하나씩 광학적으로 연결된 측정헤드;를 포함하는 다중대상 거리측정 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 측정헤드를 다수의 장비의 측정 위치에 장착하고 하나의 단일 거리측정기를 사용하여 높은 정밀도로 실시간 거리 측정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 측정헤드의 위치센서의 검출결과에 기초하여 측정대상의 기울기를 산출하거나 측정대상까지의 거리를 보정할 수 있으므로 더욱 높은 정밀도로 거리측정이 가능한 이점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템을 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템의 측정원리를 설명하는 도면,
도3 및 도4는 일 실시예에 따른 측정헤드의 위치센서의 출력결과를 설명하는 도면,
도5는 일 실시예에 따른 측정헤드를 설명하는 도면,
도6은 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 설명하는 도면,
도7은 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정시 펄스신호를 설명하는 도면,
도8은 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정 방법을 설명하는 흐름도,
도9는 제2 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 설명하는 도면,
도10은 제2 실시예에 따른 다중대상 거리측정시 펄스신호를 설명하는 도면,
도11은 제2 실시예에 따른 다중대상 거리측정 방법을 설명하는 흐름도,
도12는 제3 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 설명하는 도면,
도13은 제3 실시예에 따른 다중대상 거리측정시 펄스신호를 설명하는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(A)가 다른 구성요소(B)에 결합(또는 연결, 부착, 체결 등)된다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소(B)에 직접 결합되거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재되어 결합되는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 넓이, 폭, 부피, 크기, 또는 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', ‘~로 구성된다', 및 ‘~으로 이루어진다’라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템은 레이저 광원부(10), 하나 이상의 광분할기(20,30,40,50), 및 복수개의 거리측정 헤드(이하 "측정헤드"라고도 함)(110~190)을 포함한다.
레이저 광원부(10)는 예를 들어 펨토초 펄스 레이저를 생성하는 레이저 생성부 및 측정대상으로부터 수신한 레이저 펄스에 기초하여 측정대상까지의 거리를 산출하는 거리측정기를 포함할 수 있다.
광분할기(20,30,40,50)의 각각은 레이저 광원부(10)로부터 전송되는 레이저 펄스를 복수개의 광경로로 분할한다. 광분할기(20,30,40,50)의 각각은 예를 들어 광스위치 또는 광커플러 등으로 구현될 수 있다.
도시한 실시예에서 레이저 광원부(10)와 제1 광분할기(20)는 제1 광경로(F1)에 의해 광학적으로 연결된다. 제1 광분할기(20)와 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)의 각각은 하나 이상의 제2 광경로(F21,F22,F23)에 의해 각각 광학적으로 연결되며 따라서 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)는 서로 병렬적으로 배치된다. 그러나 구체적 실시 형태에 따라 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50)의 직렬/병렬 배치의 조합이 변경될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서 각각의 광경로(F1,F21,F22,F23)는 광섬유로 구현될 수 있다. 광경로는 광섬유에 제한되지 않으며 광을 전송할 수 있는 임의의 광전송 매질로 구현될 수 있다.
제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)의 각각에는 하나 이상의 광경로가 연결되고 각 광경로의 단부마다 측정헤드(110 내지 190)가 하나씩 광학적으로 연결될 수 있다. 측정헤드(110 내지 190)의 각각은 거리측정 대상을 포함하는 임의의 장비(A1,A2,A3)에 인접하여 설치되고 측정헤드와 각 장비(A1,A2,A3)의 특정 위치까지의 절대거리를 측정할 수 있도록 구성된다. 도시한 실시예에서는 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)에서 각각 3씩 광경로가 분할됨으로써 전체 9개의 측정헤드(110 내지 190)가 설치된 것으로 도시하였다. 그러나 장비의 개수나 측정헤드의 개수는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.
이러한 구성에 따르면 레이저 광원부(10)에서 생성된 레이저 펄스가 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50) 및 이들을 광학적으로 연결하는 광경로(F1,F21,F22,F23)를 거쳐 복수개의 측정헤드(110 내지 190)를 통해 각 장비들(A1,A2,A3)의 측정대상으로 조사되고, 측정대상에서 각각 반사된 측정 펄스가 다시 상기 광분할기와 광경로들을 통해 레이저 광원부(10)로 복귀한다. 레이저 광원부(10)는 이렇게 수신한 각각의 측정 펄스에 기초하여 각 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있다.
도2는 도1에 도시한 다중대상 거리측정 시스템의 일부 구성요소를 구체적으로 도시하였다. 도2에서는 설명의 편의를 위해 도1의 구성요소들 중 레이저 광원부(10), 제1 내지 제3 광분할기(20,30,40), 및 제1 내지 제6 측정헤드(110 내지 160)만 도시하였고 나머지 구성요소들은 생략하였다.
도1과 도2를 참조하면, 레이저 광원부(10)는 레이저 펄스를 생성하는 레이저 생성부(11)와 측정대상까지의 거리를 측정하는 거리측정기(12)를 포함할 수 있다.
레이저 생성부(11)는 거리측정에 사용되는 레이저 펄스를 생성하여 거리측정기(12)와 광분할기(20)로 각각 전송할 수 있다. 일 실시예에서 레이저 펄스로서 펨토초 레이저 펄스를 사용하며 이 경우 수 미터의 측정거리에서 마이크로미터 이하의 분해능으로 거리를 측정할 수 있다.
펨토초 레이저 펄스는 10-12초 내지 10-15초에 해당하는 펄스 폭과 수 MHz 내지 수백 MHz에 해당하는 펄스 간격(주기)을 갖는 펄스열로 이루어진다. 레이저 생성에 사용되는 이득매질에 따라 가시광 대역에서 적외선 대역의 스펙트럼을 생성하며 주파수 대역에서 스펙트럼 폭은 수 nm 내지 수십 nm가 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 광섬유 및 부품 수급의 수월성을 위해 예컨대 1000nm 내지 1100nm, 1500nm 내지 1600nm, 또는 1900nm 내지 2100nm 사이의 스펙트럼 영역의 파장을 사용할 수 있다.
거리측정기(12)는 각각의 측정헤드(110 내지 190)로부터 기준 펄스와 측정 펄스를 수신하고 기준 펄스와 측정 펄스의 수신 시간차에 기초하여 측정헤드로부터 각 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있다. 여기서 '기준 펄스'는 레이저 생성부(11)에서 생성되어 측정헤드로 전송된 레이저 펄스가 각 측정헤드의 임의의 반사면에서 반사되어 거리측정기(12)로 되돌아가는 펄스이며 '측정 펄스'는 측정헤드에서 측정 대상으로 조사된 레이저 펄스가 측정 대상에서 반사되어 거리측정기로 되돌아가는 펄스이다.
거리측정기(12)는 ToF(Time of Flight) 기반의 레이저 펄스 전송시간을 측정하여 거리를 산출할 수 있다. 일 실시예에서 거리측정기(12)는 듀얼 펨토초 레이저 광원 및 비선형 상호상관법에 기초하여 거리를 산출하며, 이 경우 레이저 생성부(11)로부터 수신하는 레이저 펄스 및 측정헤드부터 수신하는 기준 펄스와 측정 펄스를 사용하여 상호상관 신호를 생성하고 이에 기초하여 측정헤드의 반사면과 측정대상 사이의 거리를 산출한다.
광분할기(20,30,40,50)는 수신한 레이저 펄스를 하나 이상의 광경로로 전송하는 장치이며 예를 들어 커플러 또는 스위치로 구현될 수 있다. 커플러는 레이저 생성부(11)로부터 수신한 레이저 펄스를 후단의 광분할기 또는 복수개의 측정헤드로 동시에 분배하여 전송하고, 후단의 광분할기 또는 복수개의 측정헤드로부터 반사되어 돌아온 레이저 펄스(즉, 기준 펄스 및 측정 펄스)를 거리측정기(12)측으로 전송한다. 스위치는 레이저 생성부(11)에서 생성된 펄스를 후단의 광분할기 또는 복수개의 측정헤드로 순차적으로 전송하고, 후단의 광분할기 또는 복수개의 측정헤드로부터 반사되어 돌아오는 레이저 펄스(기준 펄스 또는 측정 펄스)를 거리측정기(12)측으로 순차적으로 전송한다. 일 실시예에서 스위치의 스위칭 속도는 예컨대 나노초 내지 마이크로초 일 수 있다.
제1 광분할기(20)와 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)의 각각을 광학적으로 연결하는 복수개의 제2 광경로(F21,F22,F23)는 광섬유로 구성되고, 제2 광분할기(30)와 제1 내지 제3 측정헤드(110,120,130)의 각각을 광학적으로 연결하는 복수개의 제3 광경로(F31,F32,F33)도 광섬유로 구성될 수 있다. 레이저 생성부(11)에서 발신된 레이저 펄스가 측정헤드(110 내지 190)까지 전송되는 동안 광섬유 내에서 펄스 편광이 일정하게 유지되는 것이 바람직하므로 일 실시예에서 광섬유는 편광유지 광섬유로 구성될 수 있다. 또한 레이저 펄스가 광섬유를 통과할 때 분산으로 인해 펄스 폭이 넓어지는 현상을 방지하기 위해 바람직하게는 분산보상 광섬유로 구성될 수도 있고, 더욱 바람직하게는 편광유지 기능 및 분산보상 기능을 모두 갖는 광섬유로 구현할 수 있다.
각각의 측정헤드(110 내지 190)는 하나 이상의 장비에 인접하게 설치된다. 도1과 도2에 도시한 실시예에서 제1 측정헤드 그룹(HG1)이 제1 장비(A1)의 움직임이나 구조 변형 등을 측정할 수 있고 제1 측정헤드 그룹(HG1)은 제1 내지 제3 측정헤드(110,120,130)로 구성될 수 있다. 이 때 제2 광분할기(30)에서 분배된 복수개의 제3 광경로(F31,F32,F33)의 각각의 단부에 제1 내지 제3 측정헤드(110,120,130)가 각각 설치되는데, 일 실시예에서, 제2 광분할기(30)에서부터 제1 내지 제3 측정헤드(110,120,130)까지의 각 광경로(F31,F32,F33)의 길이를 각기 서로 상이하도록 설계한다. 예를 들어 도2에 표시한 것처럼 제2 측정헤드(120)의 경로(F32)가 제1 측정헤드(110)의 경로(F31) 보다 ΔL1의 길이만큼 더 길고, 제3 측정헤드(130)의 경로(F33)는 제2 측정헤드(120)의 경로(F32) 보다 ΔL2의 길이만큼 더 길다.
이때 각 광경로(F31,F32,F33)의 광섬유의 길이가 짧아 측정위치까지 측정헤드가 닿지 않을 경우 각 광경로(F31,F32,F33)의 광섬유 길이를 연장할 수 있으며, 바람직하게는, 연장되는 광섬유의 길이는 레이저 생성부(11)의 레이저 공진기의 길이(Lc)의 2배수(즉, 짝수배)가 되도록 한다. 광섬유를 공진기 길이의 짝수배 길이씩 연장할 경우, 거리측정기(12)에서 수신하는 펄스(기준 펄스 및 측정 펄스)의 시간축에서의 수신 위치가 펄스의 한 주기 내에서 항상 일정한 위치일 수 있다.
각각의 장비(A1,A2,A3)는 복수개의 측정대상을 포함한다. 도시한 실시예에서 제1 장비(A1)가 3개의 측정대상(TG1,TG2,TG3)을 구비하므로 제1 측정헤드 그룹(HG1)도 3개의 측정헤드(110,120,130)를 구비함을 이해할 것이다. 이 때 각 측정대상(TG1~TG3)은 제1 장비의 특정 표면이 될 수 있고, 각각의 측정헤드(110,120,130에서부터 각 측정대상(TG1~TG3)까지의 거리를 측정함으로써 제1 장비(A1)의 구조 변형이나 특정 구성요소의 이동이나 회전 등 움직임을 측정할 수 있다.
이 때 각 측정헤드(110,120,130와 각 측정대상(TG1,TG2,TG3) 사이의 거리를 측정하기 위해 각 측정헤드(110,120,130)에서 레이저 펄스(LP1,LP2,LP3)가 측정대상(TG1,TG2,TG3)를 향해 조사되고, 각 레이저 펄스가 측정대상에서 반사되어 측정헤드로 다시 되돌아가야 하며, 이를 위해 측정대상의 표면은 광반사가 잘 되는 소재인 것이 바람직하다. 만약 측정대상의 표면이 광반사가 잘 일어나지 않는 소재인 경우 반사 테이프나 페인트 등을 표면에 코팅하여 반사면을 생성할 수 있고, 대안적으로, 미러나 반사경을 설치할 수도 있다.
제1 내지 제9 측정헤드(110~190)의 각각은 레이저 생성부(11)로부터 레이저 펄스를 수신한 후 레이저 펄스를 각 측정대상으로 조사하고, 각 측정대상에서 반사된 레이저 펄스('측정 펄스')를 수신하여 거리측정기(12)측으로 전달한다. 도2에서는 일 실시예에 따른 제1 측정헤드(110)의 구체적 구성을 블록도로 도시하였고, 제2 내지 제9 측정헤드(120~190)의 각각은 제1 측정헤드(110)와 동일 또는 유사하므로 구체적 구성을 생략하였음을 이해할 것이다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 측정헤드(110)는 커넥터(111), 시준기(112), 광분배기(113), 및 위치센서(114)를 포함할 수 있다. 커넥터(111)는 제3 광경로(F31)의 단부에 연결되어 레이저 펄스를 시준기(112)롤 향해 출력한다. 시준기(collimator)(112)는 레이저 펄스를 단면에 걸쳐 동일한 광강도를 갖는 평행광으로 변형한다. 시준기(112)를 통과한 레이저 펄스(LP1)는 측정대상(TG1)을 향해 조사된다.
이 때 도시한 실시예에서 레이저 펄스의 일부가 제1 측정헤드(110)에서 출력되기 전에 레이저 펄스의 일부가 반사면(RS1)에 반사되어 거리측정기(12)측으로 되돌아가며, 이하에서 이 반사된 레이저 펄스를 기준 펄스(RP1)라고 칭한다. 반사면(RS1)은 제1 측정헤드(110)에서 레이저 펄스의 전송 경로상에 위치하며 레이저 펄스의 적어도 일부를 반사할 수 있는 임의의 광학소자가 될 수 있다. 예를 들어 도시한 실시예에서 반사면(RS1)은 광분배기(113)의 한쪽 표면(레이저 펄스의 입사면)이 될 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서 예컨대 광분배기(113)의 다른쪽 표면(즉, 레이저 펄스가 출력되는 면) 또는 커넥터(111)의 출력면 등이 반사면(RS1)으로서 역할을 할 수도 있다.
광분배기(113)에서 반사되지 않고 통과한 레이저 펄스(LP1)는 측정대상(TG1)을 향해 조사되고, 측정대상(TG1)에서 반사되어 측정 펄스(MP1)로서 제1 측정헤드(110)로 다시 되돌아간다. 광분배기(beam splitter)(113)는 측정대상(TG1)으로부터 수신한 측정 펄스(MP1)를 분배한다. 광분배기(113)에서 분배된 측정 펄스(MP1)의 일부는 제3 광경로(F31)를 통해 거리측정기(12)로 전달된다. 이에 따라 거리측정기(12)는 반사면(RS1)에서 반사된 기준 펄스(RP1) 및 측정대상(TG1)에서 반사된 측정 펄스(MP1)를 각각 순차적으로 수신하고 두 펄스(RP1, MP1)의 수신 시간차에 기초하여 제1 측정헤드(110)와 측정대상(TG1) 사이의 거리를 산출한다.
광분배기(113)에서 분배된 측정 펄스(MP1)의 또 다른 일부는 위치센서(PSD)(114)로 전달된다. 위치센서(114)는 측정 펄스(MP1)를 감지하고 이에 따른 출력신호를 생성하고, 이 출력신호를 수신한 제어부(도시 생략)는 출력신호에 기초하여 제1 측정헤드(110)와 측정대상(TG1)이 정렬되었는지(즉, 레이저 펄스(LP1)의 광축과 측정 펄스(MP1)의 광축이 일치하는지) 여부를 판단할 수 있다.
이와 관련하여 도3과 도4는 위치센서(114)의 예시적인 출력신호를 설명하는 도면이다. 도3(a)를 참조하면, 측정 펄스(MP1)가 렌즈 등의 광학소자(115)를 거쳐 위치센서(114)에 도달할 수 있다. 일 실시예에서 위치센서(114)는 4분할 포토다이오드(QPD)로 구현될 수 있다. 도3(b)에 도시한 것처럼 QPD는 4개의 분할소자로 나누어져 있어서 수평방향과 수직방향 각각에 대해 중심에서 벗어난 정도를 전압신호로 출력할 수 있다.
레이저 펄스가 QPD의 중앙에 조사되면 출력신호가 0 볼트이고 중앙에서 벗어날수록 예컨대 최대 ±10 볼트에 해당하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 도3(b)와 같이 측정 펄스(MP1)가 위치센서(114)의 중심에 입사되면 위치센서의 출력신호 중 수평방향과 수직방향에 대해 (0, 0)라는 전압신호(즉, 수직 및 수평방향 모두 0 볼트)가 출력된다.
그러나 예를 들어 도4(a)나 도4(c)에 도시한 것처럼 측정헤드(110)와 측정대상(TG1)이 정렬되어 있지 않으면 위치센서(114)의 출력신호가 달라진다. 예컨대 도4(a)와 같이 측정대상(TG1)의 표면이 상방향으로 기울어져 있으면 측정 필스(MP1)가 QPD의 중앙에서 위쪽에 입사되어서 예컨대 (0, 2)의 전압신호를 출력하고(도4(b 참조), 도4(c)와 같이 측정대상(TG1)의 표면이 우측으로 기울어져 있으면 측정 펄스(MP1)가 QPD의 중앙에서 우측에 입사되어서 예컨대 (-2, 0)의 전압신호를 출력한다(도4(d) 참조).
이와 같이 제1 측정헤드(110)와 측정대상(TG1)이 정렬되어 있지 않을 경우, 일 실시예에서 위치센서(114)의 출력신호에 기초하여 제1 측정헤드(110)를 회전하거나 움직여서 측정대상(TG1)과 정렬시킬 수 있다. 예를 들어 도5는 일 실시예에 따라 제1 측정헤드(110)를 지지하고 움직이는 기구부를 도시하였다. 도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 측정헤드(110)는 마운트(210)와 홀더(220)에 의해 지지되어 움직일 수 있다. 마운트(210)는 제1 측정헤드(110)를 수평방향으로 회전가능하게 지지하며 홀더(220)는 제1 측정헤드(110)를 상하 방향으로 회전가능하게 지지할 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만 마운트(210)와 홀더(220)는 각각 모터 등의 구동부에 의해 동작할 수 있고, 제어부(도시 생략)가 위치센서(114)의 출력신호에 기초하여 구동부를 제어하여 제1 측정헤드(110)와 측정대상(TG1)을 정렬시킬 수 있다.
한편 위치센서(114)는 4분할 포토다이오드(QPD) 외에 다른 임의의 센서를 사용할 수도 있다. 예를 들어 대안적 실시예에서 위치센서(114)로 수평구조 포토다이오드(Lateral effect photodiode), CCD(Charged Couple Device) 센서, 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 센서 중 어느 하나를 사용할 수도 있다.
다시 도2를 참조하면, 상술한 바와 같은 제1 측정헤드(110)의 구성 및 기능은 나머지 측정헤드들(120~190)도 동일하다. 예를 들어 제2 측정헤드(120)에서 출력되는 레이저 펄스(LP2)는 측정대상(TG2)에서 반사된 후 측정 펄스(MP2)로서 제2 측정헤드(120)로 되돌아가고, 되돌아간 측정 펄스(MP2) 중 일부는 거리측정기(12)로 전달되고 또 다른 일부는 위치센서로 전달되어 제2 측정헤드(120)와 측정대상(TG2)의 정렬 여부를 판단하는데 사용된다.
또한 레이저 펄스 중 일부는 제2 측정헤드(120)의 반사면(RS2)에서 반사되어 기준 펄스(RP2)으로서 거리측정기(12)로 되돌아가고, 거리측정기(12)는 기준 펄스(RP2) 및 측정 펄스(MP2)에 기초하여 제2 측정헤드(120)와 측정대상(TG2) 사이의 거리를 산출한다.
또한 일 실시예에서, 제1 광분할기(20)에서부터 제1 내지 제9 측정헤드(110~190)까지의 각각의 광경로의 길이를 서로 상이하게 설정한다. 예를 들어, 제1 측정헤드(110) 보다 제2 측정헤드(120)의 광경로가 ΔL1 만큼 더 길고 제2 측정헤드(120) 보다 제3 측정헤드(130)의 광경로가 ΔL2 만큼 더 길다. 또한 도2에 도시하지 않았지만, 제3 측정헤드(130) 보다 제4 측정헤드(120)의 광경로가 소정 길이만큼 더 길고 제4 측정헤드(140) 보다 제5 측정헤드(150)가 소정 길이만큼 더 길며 이런 식으로 제9 측정헤드(190)에 이르기까지 광경로가 길어지도록 설계하여 각 측정헤드(110~190)까지의 광경로가 각기 상이하도록 구성할 수 있다.
이하에서 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50)를 커플러와 스위치로 구현할 때의 각 실시예에 따른 다중 대상 측정방법을 설명하기로 한다.
도6은 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 개략적으로 나타낸다. 도1과 비교할 때 도6의 실시예는 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50)를 각각 제1 내지 제4 커플러(21,31,41,51)로 구현하였다. 설명의 편의를 위해 제2 내지 제4 커플러(31,41,51)에는 도1과 마찬가지로 마찬가지로 측정헤드가 3개씩 연결되어 있다.
이와 같이 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50)를 모두 커플러로 구현한 경우 거리측정기(12)가 복수의 측정헤드(110~190)로부터 동시에 복수의 기준 펄스(RP1~RP9)와 복수의 측정 펄스(MP1~MP9)를 수신하게 된다. 따라서 특정 측정헤드의 기준 펄스 및 측정 펄스를 다른 측정헤드의 기준 펄스 및 측정 펄스와 구별하기 위해, 위에서 상술한 것처럼 각 측정헤드간 광경로의 길이를 서로 상이하게 설계하고 이에 따라 거리측정기(12)가 수신하는 다수의 기준 펄스 및 측정 펄스가 서로 겹치지 않도록 한다.
예를 들어 도7은 이러한 구성에 의한 다중대상 거리측정시 거리측정기(12)가 수신하는 펄스 신호를 도식적으로 나타내었다. 도7에서 TR은 레이저 생성부(11)에서 생성되는 레이저 펄스 주기이고 Lc/C와 동일하다(Lc는 공진기 길이, C는 빛의 속도이다). 레이저 펄스가 레이저 생성부(11)에서 주기(TR)마다 반복 생성되어 각 측정헤드(110~190)로 전송되므로, 도7에 도시한 것처럼 모든 기준 펄스(RP1~RP9)와 모든 측정 펄스(MP1~MP9)도 레이저 펄스 주기(TR)로 반복하여 거리측정기(12)에서 수신된다.
각 측정헤드(110~190)의 광경로 길이를 서로 상이하도록 구성하였으므로 거리측정기(12)는 복수의 기준 펄스와 측정 펄스가 서로 겹치지 않고 순차적으로 수신할 수 있다. 예를 들어 도7에 도시한 것처럼 제1 기준 펄스(RP1)와 제1 측정 펄스(MP1)를 시간차(ΔTd1)를 두고 수신한 후 제2 기준 펄스(RP2)와 제2 측정 펄스(MP2)를 시간차(ΔTd2)를 두고 순차 수신하고, 이러한 방식으로 제9 기준 펄스(RP9)와 제9 측정 펄스(MP9)까지 순차적으로 수신한다. 이 때 각 측정헤드(110~190)에서의 기준 펄스와 측정 펄스간 시간차(ΔTd1, ΔTd2,... ΔTd9)는 각 측정헤드(110~190)에서부터 각 측정대상(TG1~TG9)까지의 거리 차이에 해당하는 시간이다. 즉, 각각의 시간차(ΔTd1, ΔTd2,... ΔTd9)에 기초하여 각 측정헤드(110~190)와 각 측정대상(TG1~TG9) 사이의 거리가 각각 산출된다.
한편 각 기준 펄스간의 수신 시간차(ΔT1,ΔT2,...)는 도2에 도시한 것처럼 레이저 광원부(10)로부터 각 측정헤드(110~190)까지의 광경로 길이의 차이(ΔL1,ΔL2,...)의 각각에 해당하는 시간차이 이다. 예를 들어 각 측정헤드(110~190)의 광경로를 제1 측정헤드(110)에서부터 제9 측정헤드(190)까지 일정 길이(ΔLf)씩 차이가 나도록 구성한 경우(즉, ΔL1=ΔL2=...=ΔL9=ΔLf), 거리측정기(12)는 이 길이(ΔLf)에 대응하는 시간 간격으로 각 기준 펄스(RP1~RP9)를 순차 수신한다.
도7에서 알 수 있듯이 예컨대 제1 측정헤드(110)의 제1 측정 펄스(MP1)는 제1 기준 펄스(RP1)와 제2 기준 펄스(RP2) 사이에 위치해야 한다. 즉 제1 기준 펄스(RP1)와 제1 측정 펄스(MP1)간 시간차(ΔTd1)의 최소 간격은 제1 기준 펄스(RP1)와 제1 측정 펄스(MP1)가 겹치지 않고 서로 구분되어 각 펄스의 수신 시각을 구별할 수 있는 시간 간격(즉, 거리측정기(12)의 최대 시간 분해능)에 연관되며 따라서 제1 측정헤드(110)가 측정대상(TG1)까지의 거리를 측정할 수 있는 최소 측정 가능 거리는 이 시간차(ΔTd1)의 최소 간격에 대응된다.
제1 기준 펄스(RP1)와 제1 측정 펄스(MP1)간 시간차(ΔTd1)의 최대 간격은 제1 측정 펄스(MP1)와 제2 기준 펄스(RP2)가 겹치지 않고 서로 구분되어 각 펄스를 구별할 수 거리측정기의 분해능에 관련되며, 거리측정기(12)가 제1 측정 펄스(MP1)와 제2 기준 펄스(MP2)를 구분할 수 있는 한도 내에서 제1 측정헤드(110)의 최대 측정 가능 거리가 결정된다. 마찬가지로 제2 측정헤드(120) 내지 제9 측정헤드(190)에 대해서도 최소 측정 가능 거리와 최대 측정 가능 거리가 위와 동일한 원리로 결정된다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서 측정헤드(110~190) 중 임의의 특정 측정헤드의 측정가능 거리는, 거리측정기(12)가 해당 측정헤드의 기준 펄스를 수신하는 수신 시각과 이 기준 펄스 다음으로 수신하는 기준 펄스의 수신 시각 사이의 시간차(ΔT1,ΔT2,...)에 기초하여 정해지고 이 측정범위의 하한(최소 측정 가능 거리)과 상한(최대 측정 가능 거리)은 두 펄스의 구분하여 수신할 수 있는 거리측정기(12)의 분해능에 따라 결정됨을 이해할 것이다.
상술한 실시예에 따르면, 레이저 펄스 주기(TR)가 일정하다고 가정하면, 측정헤드(110~190)의 개수가 작을수록 기준 펄스간 수신 시간차(ΔT1,ΔT2,...)를 늘릴 수 있어 각 측정헤드의 거리 측정범위가 늘어나고 측정헤드(110~190)의 개수가 많을수록 측정범위가 줄어든다. 따라서 구체적 실시 형태에서 측정대상까지의 거리를 고려하여 측정헤드의 개수를 조절하는 것이 바람직하다.
도8은 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정 방법을 설명하는 흐름도이다. 제1 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템이 도6에 도시한 것처럼 다수의 커플러(21,31,41,51)와 다수의 측정헤드(110~190)로 구성되었다고 전제한다.
도8을 참조하면, 우선 단계(S110)에서 다중대상 거리측정 시스템을 하나 이상의 측정대상 장비에 설치하고 각 측정헤드(110~190)를 세팅한다. 예를 들어 각 측정헤드(110~190)의 위치센서(114)의 검출 결과에 기초하여 각 측정헤드(110~190)의 위치를 조정한다. 즉 도3 내지 도5를 참조하여 설명한 것처럼 위치센서(114)의 출력신호에 기초하여 각 측정헤드(110~190)를 움직여 각 측정헤드와 각 측정대상을 각각 정렬할 수 있다. 이와 같이 다중대상 거리측정 시스템을 측정하고자 하는 장비에 설치한 후, 단계(S120)에서, 레이저 광원부(10)에서 레이저 펄스를 생성하여 각 측정헤드(110~190)로 전송한다. 이 때 제1 실시예에서는 모든 광분할기(20,30,40,50)를 커플러(21,31,41,51)로 구현하였으므로 레이저 펄스가 모든 측정헤드(110~190)를 향해 동시에 전송된다.
각 측정헤드(110~190)로 전송된 레이저 펄스 중 일부는 반사면에 반사되고 기준 펄스가 되어 레이저 광원부(10)로 되돌아가고 레이저 펄스의 나머지 일부는 측정대상에 도달한 후 반사되어 측정 펄스로서 레이저 광원부(10)로 되돌아간다(단계 S130). 레이저 광원부(10)의 거리측정기(12)는 각 측정헤드로부터 수신한 기준 펄스와 측정 펄스의 수신 시간차(ΔTd1, ΔTd2,..., ΔTd9)에 기초하여 각 측정헤드와 측정대상 사이의 거리를 산출한다(단계 S140).
그 후 선택적으로, 측정헤드의 위치센서(114) 검출결과에 기초하여 측정대상의 기울기를 측정하거나 측정대상까지의 거리를 보정하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 도4(a)에 도시한 것처럼 측정대상(TG1)이 기울어져 있을 경우 위치센서(114)의 중앙에서 벗어난 지점에 측정 펄스(MP1)가 입사하게 되므로 위치센서의 검출 결과에 따라 측정대상(TG1)이 어느 정도 최초 상태에서 어느 정도 기울어졌는지를 측정할 수 있다.
또한 이와 같이 측정대상(TG1)이 기울어져 있는 경우 광분배기(113)를 통과하여 광경로(F31)로 진행하는 측정 펄스(MP1)의 경로(길이)가 약간 길어지게 되고 이에 따라 측정대상까지의 거리 산출에 오차가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 위치센서(114)의 검출결과에 기초하여 측정 펄스(MP1)의 경로가 어느 정도 증가했는지 산출하고 이 증가분에 기초하여 측정대상까지의 거리를 보정할 수 있다.
도9는 제2 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 개략적으로 나타내었다. 도1과 비교할 때 도9의 제2 실시예는 제1 광분할기(20)를 스위치(22)로 구현하고 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)를 각각 제2 내지 제4 커플러(31,41,51)로 구현하였다. 즉 도6의 제1 실시예와 비교할 때 커플러(21) 대신 스위치(22)를 사용하였고 그 외에는 제1 실시예와 동일하다.
이와 같이 제1 광분할기(20)를 스위치(22)로 구성하고 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)를 커플러로 구현한 경우 스위치(22)는 레이저 펄스를 순차적으로 각 커플러(31,41,51)로 전송하고 각 커플러(31,41,51)는 레이저 펄스를 동시에 분배하여 각 측정헤드로 전송하므로, 거리측정기(12)는 각 커플러(31,41,51) 단위로 기준 펄스와 측정 펄스를 순차적으로 수신하게 된다.
예를 들어 도10은 이러한 구성에 의한 다중대상 거리측정시 거리측정기(12)가 수신하는 펄스 신호를 도식적으로 나타내었다. 도7에서와 마찬가지로, TR은 레이저 생성부(11)에서 생성되는 레이저 펄스 주기이고, 각 측정헤드(110~190)에서의 기준 펄스와 측정 펄스간 시간차(ΔTd1, ΔTd2,... ΔTd9)는 각 측정헤드(110~190)에서부터 각 측정대상(TG1~TG9)까지의 거리 차이에 해당하는 시간이고, 기준 펄스간의 수신 시간차(ΔT1,ΔT2,...)는 도2에 도시한 것처럼 각 측정헤드(110~190)까지의 광경로 길이의 차이(ΔL1,ΔL2,...)의 각각에 해당하는 시간차이 이다.
제2 실시예에서와 같이 제1 광분할기(20)를 스위치(22)로 구성하고 제2 내지 제4 광분할기(30,40,50)를 커플러(31,41,51)로 구현한 경우 거리측정기(12)는 한 주기(TR) 내에 하나의 커플러(31,41,51)로부터의 기준 펄스와 측정 펄스만 수신하면 된다.
즉 도10에 도시한 것처럼 첫번째 수신하는 펄스 주기(TR) 동안에는 제2 커플러(31)로부터 들어오는 제1 내지 제3 측정헤드(110~130)의 기준 펄스(RP1~RP3)와 측정 펄스(MP1~MP3)를 수신하고, 스위치(22)의 스위칭 동작에 의해 그 다음 펄스 주기(TR) 동안 제3 커플러(41)로부터 들어오는 제4 내지 제6 측정헤드(140~160)의 기준 펄스(RP4~RP6)와 측정 펄스(MP4~MP6)를 수신하고, 그 후 스위치(22)의 스위칭 동작에 의해 그 다음 펄스 주기(TR) 동안에는 제4 커플러(51)로부터 들어오는 제7 내지 제9 측정헤드(170~190)의 기준 펄스(RP7~RP9)와 측정 펄스(MP7~MP9)를 수신하면 된다.
도7과의 비교에서 알 수 있듯이, 제2 실시예에 따르면 레이저 펄스의 한 주기(TR) 내에 수신할 기준 펄스와 측정 펄스의 개수가 제1 실시예에 비해 작으므로 기준 펄스간 수신 시간차(ΔT1,ΔT2,...)를 늘릴 수 있어 각 측정헤드의 거리측정 범위를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
도11은 제2 실시예에 따른 다중대상 거리측정 방법을 설명하는 흐름도이다. 제1 실시예에 따른 흐름도인 도8과 비교할 때, 다중대상 거리측정 시스템을 초기 세팅하는 단계(S110)는 동일 또는 유사하다. 시스템 세팅 후 단계(S220)에서, 레이저 광원부(10)에서 레이저 펄스를 생성하여 각 측정헤드(110~190)로 전송한다. 이 때 제2 실시예에서는 제1 광분할기(20)를 스위치(22)로 구성하였으므로 스위치(22)를 통과하는 레이저 펄스가 순차적으로 각 커플러(31,41,51)로 전송되고 각 커플러(31,41,51)에서는 이들에 연결된 측정헤드에 레이저 펄스를 동시에 전송할 것이다.
따라서 단계(S230)에서 거리측정기(12)는 도10에 도시한 것처럼 한 펄스 주기마다 하나의 커플러(31,41,51)에서 기준 펄스와 측정 펄스를 수신하고, 이렇게 수신한 각 측정헤드의 기준 펄스와 측정 펄스의 시간차(ΔTd1, ΔTd2,..., ΔTd9)에 기초하여 각 측정헤드와 측정대상 사이의 거리를 산출한다(단계 S240).
그 후 일 실시예에서 위치센서(114)의 검출결과에 따라 측정대상의 기울기를 산출하거나 측정대상까지의 거리를 보정하는 동작을 실행할 수 있고(단계 S250), 이 단계는 도8의 단계(S150)과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.
도12는 제3 실시예에 따른 다중대상 거리측정 시스템 구성을 개략적으로 나타내었다. 도1과 비교할 때 도12의 제3 실시예는 제1 내지 제4 광분할기(20,30,40,50)를 모두 스위치(22,32,42,52)로 구현하였다. 이와 같이 모든 광분할기(20,30,40,50)를 스위치(22,32,42,52)로 구성하는 경우 각 스위치(22,32,42,52)는 레이저 펄스를 한 펄스 주기(TR)마다 레이저 펄스를 하나씩 순차적으로 그 다음 스위치 또는 측정헤드로 전송할 수 있으며 따라서 거리측정기(12)도 한 펄스 주기마다 기준 펄스와 측정 펄스를 순차 수신하게 된다.
예를 들어 도13은 이러한 구성에 의한 다중대상 거리측정시 거리측정기(12)가 수신하는 펄스 신호를 도식적으로 나타내었다. 제3 실시예에서와 같이 모든 광분할기(20,30,40,50)를 스위치(22,32,42,52)로 구현한 경우 거리측정기(12)는 한 주기(TR) 내에 하나의 측정헤드(110~190)의 기준 펄스와 측정 펄스만 수신할 수 있다. 즉 도13에 도시한 바와 같이 첫번째 펄스 주기(TR) 동안 제1 측정헤드(110)의 기준 펄스(RP1)와 측정 펄스(MP1)를 수신하고 그 다음 펄스 주기(TR) 동안 제2 측정헤드(120)의 기준 펄스(RP2)와 측정 펄스(MP2)를 수신하고, 이러한 동작을 제9 측정헤드(190)의 기준 펄스(RP9)와 측정 펄스(MP9)를 수신할 때까지 반복할 수 있다.
도7 및 도10과의 비교에서 알 수 있듯이 제3 실시예에 따르면 레이저 펄스의 한 주기(TR) 내에 기준 펄스와 측정 펄스를 하나씩만 수신하면 되므로 기준 펄스간 수신 시간차(ΔT1,ΔT2,...)를 늘릴 수 있어 다른 실시예에 비해 더 먼 거리의 측정대상도 측정할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 예를 들어 도9의 실시예에서는 제2 내지 제4 광분할기를 모두 커플러(31,41,51)로 구성하고 도12의 실시예에서는 제2 내지 제4 광분할기를 모두 스위치(32,42,52)로 구성하였지만, 대안적 실시예에서 제2 내지 제4 광분할기 중 일부는 커플러로 구성하고 나머지 일부는 스위치로 구성할 수도 있고 이에 따라 각 측정헤드의 측정가능 범위를 다양하게 조절할 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 레이저 광원부 11: 레이저 생성부
12: 거리측정기 20, 30, 40, 50: 광분할기
21, 31, 41, 51: 커플러 22, 32, 42, 52: 스위치
110~190: 측정헤드
111: 커넥터 112: 시준기
113: 광분배기 114: 위치센서

Claims (11)

  1. 레이저 광원부로부터 전송되는 레이저 펄스 중 일부를 상기 레이저 광원부측으로 반사시켜 기준 펄스를 생성하는 반사면;
    측정대상으로부터 수신한 측정 펄스를 분배하는 광분배기; 및
    상기 광분배기에서 분배된 측정 펄스를 수신하는 위치센서;를 포함하고,
    상기 측정 펄스는 상기 레이저 펄스가 측정대상에서 반사된 것이고,
    상기 광분배기를 통과한 측정 펄스와 상기 기준 펄스가 상기 레이저 광원부에 도달하는 시간차에 기초하여 상기 반사면과 측정대상 사이의 거리가 측정되는 것인 측정헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치센서의 검출결과에 기초하여, 상기 측정대상을 향해 조사되는 레이저 펄스와 상기 측정 펄스의 광축이 일치하도록 정렬하는 것인 측정헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치센서는 4분할 포토다이오드(QPD), 수평구조 포토다이오드, CCD 센서, 및 CMOS 센서 중 어느 하나를 포함하는 것인 측정헤드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정헤드를 상하방향으로 회전가능하게 지지하는 홀더; 및
    상기 측정헤드를 수평방향으로 회전가능하게 지지하는 마운트;를 포함하는 것인 측정헤드.
  5. 레이저 펄스를 복수개의 광경로로 분할하는 하나 이상의 광분할기; 및
    상기 복수개의 광경로의 각각의 단부에 하나씩 광학적으로 연결된 측정헤드;를 포함하고,
    각각의 상기 측정헤드는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 측정헤드인 것인, 다중대상 거리측정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광분할기에서부터 각각의 상기 측정헤드까지의 각각의 광경로의 길이가 서로 상이하도록 구성된 것인 다중대상 거리측정 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수개의 광경로의 각각이 광섬유로 구성된 것인 다중대상 거리측정 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정헤드의 상기 위치센서의 검출결과에 기초하여 측정대상의 기울기를 산출하도록 구성된 것인 다중대상 거리측정 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 펄스를 생성하는 레이저 생성부; 및
    각각의 상기 측정헤드로부터 기준 펄스와 측정 펄스를 수신하고 수신 시간차에 기초하여 상기 반사면과 측정대상의 거리를 산출하는 거리측정기;를 더 포함하는 것인 다중대상 거리측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 측정헤드의 측정가능 거리는, 상기 거리측정기가 상기 측정헤드의 기준 펄스를 수신하는 수신 시각과 이 기준 펄스 다음으로 수신하는 기준 펄스의 수신 시각 사이의 시간 간격에 기초하여 결정되는 것인 다중대상 거리측정 시스템.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광분할기가,
    레이저 펄스를 복수개의 제1 광경로로 분할하는 제1 광분할기(20); 및
    제1 광분할기에서 분할된 각각의 제1 광경로에 광학적으로 연결되고 제1 광경로를 적어도 하나 이상의 제2 광경로로 분할하는 제2 광분할기(30,40,50);를 포함하고,
    상기 측정헤드의 각각이 상기 제2 광경로에 각각 하나씩 광학적으로 연결된 것인, 다중대상 거리측정 시스템.
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