KR20220161916A - 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법 - Google Patents

레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원거리에서 길이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정 오차를 감소시킬 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 거리 측정기는 피측정물에 레이저를 조사하는 레이저 조사부, 피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 수광부, 복수의 제어 버튼을 구비하며 제어 신호를 전송하는 원격 제어기, 상기 원격 제어기에서 수신된 신호에 따라 상기 레이저 조사부를 회전시키는 구동부, 및 상기 광부에서 수신된 제1 포인트와 제2 포인트 사이의 거리를 연산하는 치수 연산부를 포함한다.

Description

레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법{LASER DISTANCE MEASUREMET AND LASER DISTANCE MEASURING METHOD}
본 발명은 레이저를 이용하여 거리를 측정할 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저를 이용한 거리 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 거리측정기는 거리를 측정하고자 하는 목표물에 레이저를 쏘고 상기 발사된 레이저가 목표물 에 반사되어 돌아온 시간 또는 전기적 신호를 측정한 다음, 상기 시간 또는 전기적 신호를 거리로 변환시켜서 측정자가 시각적으로 판단할 수 있도록 하는 장치로서, 표적물까지의 거리를 정확하게 측정하여 명중률을 높이 기 위한 군사적 목적으로 개발되기 시작하였으며, 현재에는 건설 현장이나 대규모 설비를 구축하는 산업 현장 등에서도 유용하게 사용되고 있다.
이러한 레이저 거리 측정기는 레이저를 발생하는 장치와, 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기를 구비하며, 발사된 레이저가 표적물에 반사되어 되돌아온 시간 또는 전기적 신호를 측정하여 표적물까지 의 거리를 계산하게 된다.
최근에는 휴대용 거리 측정기 등이 개발되고 있으며, 대표적인 예로 한국특허출원 제 10-2015-0132752호의 2개의 점을 찍어서 길이를 측정하는 레이저 거리측정기를 개시하고 있다. 그러나 이러한 휴대용 거리 측정기는 사용자가 작업 환경에 직접 가서 거리를 측정해야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라 측정 방향이 잘못되면 길이 측정에 큰 오차가 발생하는 문제가 있다.
따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한편 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 원거리에서 길이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정 오차를 감소시킬 수 있는 레이저 거리 측정기 및 레이저 거리 측정 방법을 제공한다.
전술한 목적을 해결하기 위해서 본 발명의 일 실시예는
본 발명의 일실시예는 상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 거리 측정기는 원격 제어기를 이용하여 원거리에서 레이저 조사부를 회전시키면서 원하는 지점에 레이저를 조사하고 조사된 포인트 사이의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이다
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기의 내부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기의 구성을 구체적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기가 피측정물의 길이 및 넓이를 추정하는 방법을 구체적으로 도시한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결” 되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 레이저 거리 측정기에 대해서 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정기(101)는 레이저 조사부(21), 수광부(22), 구동부(10), 치수 연산부(23), 통신부(24), 및 원격 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 본 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정기(100)는 공장 등의 천정에 고정 설치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 레이저 거리 측정기(100)는 공장의 벽면에 고정되거나, 레일을 따라 이동 가능하도록 설치될 수도 있다.
레이저 조사부(21)는 피측정물(PM1)을 향하여 레이저를 조사하며, 레이저 발진기를 포함한다. 레이저 조사부(21)는 원격 제어기에 의하여 레이저 조사가 제어될 수 있다. 수광부(22)는 피측정물(PM1)에서 반사된 레이저를 수신한다. 수광부(22)는 일반적으로 레이저 거리 측정기에 적용 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
구동부(10)는 레이저 조사부(21)를 회전시키는데, 원격 제어기(25)에서 수신된 신호에 의하여 회전될 수도 있고, 기 설정된 각도 범위 내에서 주기운동을 진행할 수도 있다.
구동부(10)는 천정에 고정된 베이스 부재(11)와 베이스 부재(11)에 대하여 롤링(rolling)하는 제1 구동부(12), 제1 구동부(12)에 대하여 피칭(pitching)하는 제2 구동부(13)를 포함할 수 있다. 제1 구동부(12)는 베이스 부재(11)에 대하여 x축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 레이저 조사부(21)를 롤링시킬 수 있다. 제2 구동부(13)는 제1 구동부(12)에 Z축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되어 레이저 조사부(21)를 피칭시킬 수 있다.
제1 구동부(12), 제2 구동부(13)는 서보모터를 포함할 수 있으며, 제1 구동부(12), 제2 구동부(13)에는 각도 변화 값을 측정하는 각도센서(미도시)가 설치될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 구동부(10)는 베이스부재(11)을 기준으로 주기적으로 롤링 및 피칭을 연속적으로 진행할 수 있다. 레이저 조사부(21)는 지속적으로 레이저를 피측정물(PM1)을 향해 레이저를 조사하고 반사된 레이저를 수광부(22)가 수신할 수 있는데, 제1구동부(12) 및 제2구동부(13)가 주기적으로 롤링 및 피칭하게 되면 수신된 레이저의 각도 및 전달 시간에 기초하여 매핑부(31)는 주위 지형지물의 위치, 배경, 형상 등을 추정할 수 있다. 이를 통해 매핑부(31)는 레이저 거리측정기(10) 근처를 매핑할 수 있다.
통신부(24)는 원격 제어기(25)에서 데이터를 수신하고 원격 제어기(25)로 데이터를 전송할 수 있다. 통신부(24)는 원격 제어기(25)와 유선 또는 무선 통신으로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다. 특히 통신부(24)는 원격 제어기(25)와 적외선 통신, RF 통신, 와이파이 통신, 블루투스 통신, LTE 통신, 5G 통신, 로라통신, 지그비 통신 등의 방식으로 연결될 수 있다.
사용자는 원격 제어기(25)를 이용하여 피측정물(PM1)에 레이저를 조사할 수 있으며, 특히 제1 포인트(P11)와 제 2 포인트(P12)에 레이저를 조사할 수 있다. 여기서 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)는 피측정물(PM1)의 엣지 부분이 될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)는 사용자가 알기를 원하는 치수의 양쪽 끝 지점이 될 수 있다. 예를 들어, 피측정물(PM1)을 측정하는 공간이 터널과 같이 어두워서 사용자가 제1포인트(P11) 및 제2포인트(P12)를 지정할 수 없는 경우도 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 구동부의 연속적인 롤링과 피칭을 통해 매핑을 진행하여 거리측정기(10) 주위의 구조물의 위치 형상 등을 알 수 있는 경우, 사용자는 매핑된 지도에서 특정 위치를 선택하는 방식으로 두 지점간의 거리를 측정할 수 있다.
치수 연산부(23)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12) 사이의 거리를 연산하는데, 치수 연산부(23)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)를 연결하는 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다. 치수 연산부(23)는 제1 포인트 (P11)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제1 조사라인(DL11)의 길이, 제2 포인트(P12)와 레이저 조사부(21)를 연 결하는 제2 조사라인(DL12)의 길이 및 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각(A11)을 이용 하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다.
여기서 측정라인(ML1)의 길이는 도4에 도시된 바와 같이 삼각 측정법(Trigonometry)에 의하여 도출될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 방법으로 도출될 수 있다.
또한 치수 연산부(23)는 제1 구동부(12), 제2 구동부(13)에 설치된 서보모터 또는 각도센서를 이용하여 구동부들의 각도 변화 값을 측정하고, 측정된 각도 변화 값을 기초로 하여 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각을 도출할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예는 요철정보 추출부(32)를 포함할 수 있다.
앞서 치수 연산부(23)는 사용자가 입력한 제1포인트(P11)와 제2포인트(P12)에 기초하여 측정라인(ML1)의 길이를 측정할 수 있으나, 만약, 측정라인(ML1)에 요철이 존재하는 경우 사용자의 작업과 관련하여 의도치않은 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 측정라인(ML1)의 위치에 특정 구조물을 배치해야하는 경우 요철이 있다면 구조물 배치가 어려울 수 있으며, 어두운 공간에서 사람이 진입하여 작업해야하는 경우 사람의 신체에 위협이 될 수 있는 물체가 있는지 여부를 확인해야할 수도 있다.
이에, 본 발명의 일실시예는 사용자가 입력한 제1포인트(P11) 및 제2포인트(P12)를 연결하는 측정라인(ML1)상에 요철이 존재하는지를 확인하는 요철정보 추출부(32)를 포함할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 요철정보 추출부(32)는 기설정된 범위를 넘어서 측정라인(ML1)의 특정 부분이 거리측정기(100)와 가깝거나 멀어지는 경우 요철이 있음을 인식하고 사용자에게 알람을 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예는 상기 면적 연산부(33)를 포함할 수 있다.
사용자는 필요시 직선 형태의 치수를 측정하기보다 면적을 측정할 목적으로 본 거리 측정기를 사용할 수 있다. 이에, 거리측정기(100)는 제3포인트를 추가로 입력받고, 제1, 제2 제3포인트가 직선으로 연결되어 형성하는 공간의 면적을 도출할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 삼각형 세 변의 길이에 대한 정보가 확보된 경우, 해당 삼각형이 형성하는 공간의 면적(S1)을 구할 수 있는데, 이를 통해 레이저 거리측정기(100)는 측량 등에 사용될 수 있다. 레이저 거리측정기(100)는 제1, 제2, 제3 포인트(P11, P12, P13)가 지정되면, 각각 2개의 포인트 사이의 거리를 측정하여 삼각형 넓이(S1)를 구할 수 있다.
Figure pat00001
(a,b,c,는 각각 공간을 구성하는 각각의 변 길이)
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 길이 측정 방법에 대해서 설명한다.
본 제1 실시예에 따른 레이저 거리 측정 방법은 제어 신호 수신 단계(S101), 레이저 조사 단계(S102), 레이저 수신 단계(S103), 매핑단계(S104), 치수 연산 단계(S105), 면적 연산 단계(S106)를 포함할 수 있다.
제어 신호 수신 단계(S101)는 원격 제어기에서 전송된 신호를 유, 무선 통신으로 수신하며, 제어 신호의 수신은 통신부(24)에서 이루어질 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)는 수신된 제어 신호에 따라 레이저 조사부(21)를 회전시키면서 피측정물(PM1)의 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)에 레이저를 조사한다
레이저 조사 단계(S102)에서 레이저 조사부(21)는 제1 구동부(12), 제2 구동부(13)에 의하여 회전될 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)에서 레이저 조사부(21)는 제1 구동부(12)에 의하여 롤링(rolling)되고, 제2 구동부(13)에 의하여 피칭(pitching)될 수 있다. 레이저 조사 단계(S102)는 레이저 조사부(21)가 롤링, 피칭 방향 변화 시에, 서보모터 또는 각도센서를 이용하여 레이저 조사부의 각도 변화 값을 측정할 수 있다.
한편 매핑단계(S103)는 구동부의 연속적인 롤링과 피칭을 통해 매핑을 진행하여 거리측정기(10) 주위의 구조물의 위치 형상 등을 측정할 수 있다.
레이저 수신 단계(S103)는 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12)에서 반사된 레이저를 수신한다. 치수 연산 단계 (S104)는 수신된 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12) 사이의 길이를 연산하고, 연산된 길이를 원격 제어기(미도시)로 전송할 수 있다. 원격 제어기는 치수 연산 단계(S104)에서 연산된 길이 정보를 디스플레이에 표시 할 수 있다. 이때, 제1 포인트(P11)와 제2 포인트(P12) 사이에 요철이 있는 경우 사용자에게 요철이 있음을 디스플레이를 통해 전송할 수 있다.
또한 치수 연산 단계(S105)는 1 포인트(P11)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제1 조사라인(DL11)의 길이, 제2 포인트(P12)와 레이저 조사부(21)를 연결하는 제2 조사라인(DL12)의 길이 및 제1 조사라인(DL11)과 제2 조사라인(DL12)이 이루는 경사각을 이용하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다.
또한, 치수 연산 단계(S105)는 피칭, 롤링 방향 변화 시에 서보모터 또는 각도센서에서 측정된 각도 변화 값과 제1 조사라인(DL11)의 길이와 제2 조사라인(DL12)의 길이를 이용하여 측정라인(ML1)의 길이를 연산할 수 있다. 롤링 방향 변화 시에 각도센서 등에 의하여 측정된 각도 변화 값을 이용하여 경사각이 도출될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면 원격 제어기와 천정에 설치된 레이저 거리 측정기(101)를 이용하여 원격지에서 피측정물(PM1)의 치수를 용이하게 측정할 수 있다.
한편, 면적 연산 단계(S106)에서는 제1,제2,제3포인트를 기준으로 각각의 선분을 형성하여 삼각형의 넓이를 구할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 레이저 거리측정기
10: 구동부
12: 제1구동부
13: 제2구동부
21: 레이저 조사부
22: 수광부
23: 치수 연산부
24: 통신부
25: 원격 제어기
31: 매핑부

Claims (6)

  1. 피측정물에 레이저를 조사하는 레이저 조사부;
    피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 수광부;
    상기 레이저 조사부를 회전시켜서 레이저의 조사 방향을 제어하는 구동부;
    상기 제1 포인트와 제2 포인트를 이은 측정라인이 중력방향에 수직한 라인과 이루는 오차각도를 도출하는 오차 각도 추출부; 및
    상기 오차각도와 상기 측정라인을 기준으로 상기 피측정물의 치수를 연산하는 치수 연산부를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 레이저 조사부를 롤링(rolling)시키는 제1 구동부,
    상기 레이저 조사부를 피칭(pitching)시키는 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기.
  2. 상기 제1항에 있어서,
    상기 레이저 거리측정기는,
    상기 레이저 조사부를 연속적으로 롤링 및 피칭하여 수신한 레이저에 기초하여 매핑을 진행하는 매핑부를 포함하는 레이저 거리측정기
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 오차 각도 추출부는,
    기 매핑이 완료된 도면 내에서, 사용자로부터 상기 제 1포인트 및 상기 제2포인트를 입력받아 상기 피측정물의 치수를 도출하는 레이저 거리측정기
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각도 추출부는,
    제3포인트를 추가로 입력받아 상기 제1, 제2 제3포인트가 직선으로 연결되어 형성하는 공간의 면적을 도출하는, 레이저 거리측정기
  5. 원격 제어기에서 전달된 신호를 수신하는 제어신호 수신 단계;
    수신된 제어 신호에 따라 레이저 조사부를 회전시켜서 레이저의 조사 방향을 제어하며 피측정물의 제1 포인트와 제2 포인트에 레이저를 조사하는 레이저 조사 단계;
    상기 수신한 레이저에 기초하여 매핑을 진행하는 매핑단계
    상기 피측정물에서 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신 단계;
    상기 제1 포인트와 상기 제2 포인트를 연결하는 측정라인의 길이를 연산하는 치수 연산 단계를 포함하는 레이저 거리측정방법.
  6. 상기 제5항에 있어서,
    상기 레이저 거리측정방법은,
    상기 치수 연산 단계 이후 제3포인트를 추가로 입력받아 제1포인트, 제2포인트 및 제3포인트에 기초한 면적의 넓이를 측정하는 면적 연산 단계를 포함하는 레이저 거리측정방법.
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