KR100450710B1 - 레이저 측량기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평면에 대하여 임의의 경사각도로 레이저광을 투광할 수 있는 레이저 측량기에 관한 것으로, 레이저 광선을 평면에 회전 조사하는 레이저 투광기와, 이 레이저 투광기를 직교하는 2방향으로 경사지게 하는 경사부와,

적어도 1방향에 상기 레이저 투광기의 목표 경사각을 설정하는 경사 설정부를 구비하며, 이 경사 설정부는 수평을 검출하는 경사센서와 이 경사센서와 상기 투광기와의 각도를 검출하는 각도 검출기를 동시에 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 측량기이며,

본 발명 레이저 측량기의 경사부를 구성하는 부품은 고정밀도가 요구되지 아니하므로 제작 코스트를 삭감할 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 검출된 결과에 따라 경사각이 설정되므로 별도로 0 설정을 할 필요가 없고, 신속한 작업수행을 할 수 있고, 마모가 억제된 누적오차의 경시증대를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조립조정 작업이 간단하여 조립조정 시간도 대폭 단축시킬 수 있다.

Description

레이저 측량기{Laser survey instrument}

본 발명은 수평면에 대하여 임의의 경사각도로 레이저 광선을 투광할 수 있는 레이저 측량기에 관한 것이다.

종래에 레이저 광선을 수평방향으로 투광시킴으로써 레이저 광선에 의해 수평 기준선을 형성하거나, 또는 레이저 광선을 회전주사하여 레이저 광선에 의해 수평 기준면을 형성하는 레이저 측량기가 알려져 있다.

또 이와같은 레이저 측량기로서, 레이저 광선을 수평방향으로 투광할 뿐만 아니라, 수평면을 기준하여 소망의 경사각도로 레이저 광선을 투광할 수 있는 장치도 구체화되고 있다. 도5∼도7에 의해서 레이저 광선의 투광방향을 소망하는 각도로 경사지게 하는 종래의 레이저 측량기에 대하여 설명한다. 케이싱(5)의 중앙에는 절두된 원추형의 凹부(6)가 형성되어있고, 이 凹부(6)의 중앙에는 지지좌(7)가 형성되어 있다. 이 지지좌(7)에는 상기 凹부(6)에 원형의 관통공(8)이 뚫어져 있으며 이 관통공(8)의 내주에는 3등분된 위치에 3차 곡면으로 융기된 돌기(9)가 형성되어져 있다.

상기 관통공(8)에 레이저 광선을 발하는 레이저 투광기(10)를 설치하고, 이 레이저 투광기(10)의 머리부(11)가 지지좌(7)에 걸어 맞추어져 있다.

상기 머리부(11)는 그 하부가 구면 형상을 하고 있으며, 그 구면부(11a)가 상기한 3개의 돌기(9)에 자유롭게 미끄러지도록 접하여 있다.

그리하여 레이저 투광기(10)는 수직선에 대해 어떠한 방향으로도 자유자재로 경사지게 이동할 수 있게 지지되어 있다. 또한 상기 머리부(11)에 수평방향으로 연출된 모터 좌(14)가 설치되고, 이 모터좌(14)에 주사모터(15)가 설치되어 있다.

또 주사모터(15)의 출력축에는 기어(16)가 끼워 붙어져 있으며, 이 기어(16)는 뒤에서 말하는 주사기어(17)와 이가 맞물려져 있다.

상기 레이저 투광기(10)의 머리부(11)에는 레이저 투광기(10)의 축심과 합치되는 축수(12)에 의해 프리즘지지체(13)가 회전자재하게 설치되어 있고, 이 프리즘지지체(13)에는 주사기어(17)가 끼워 붙어져 있으며, 전술한 바와 같이 이 주사기어(17)는 상기 기어(16)와 이가 맞물려 있다. 상기 주사모터(15)에 의해 프리즘지지체(13)가 수직 축심을 중심으로 회전하도록 되어 있다. 그리하여 이 프리즘지지체(13)와 주사기어(17)는 회동부(3)를 구성하게 된다. 또 상기 프리즘지지체(13)에는 펜터프리즘(18)이 설치되어 있고, 상기 레이저 투광기(10)로부터 발생한 레이저 광선을 투과창(19)을 통해 수평방향으로 편향해서 사출되도록 되어 있다.

상기 레이저 투광기(10)의 중도부에 이 레이저 투광기(10)의 광축과 직교하는 센서지지선반(63)이 설치되어 있고, 이 센서지지선반(63)에 수평을 검지할 수 있는 경사 검출기가 있다. 고정기포관(20), 고정기포관(21)이 서로 직각으로 교차하도록 설계되어 있다. 이 고정기포관(20), (21)은 정전용량 검출형의 전기 기포관이고 수평면을 기준하여 경사각도에 대응하는 전기 신호를 출력하게 된다. 상기 레이저 투광기(10)의 하단부에는 고정기포관(20), 고정기포관(21)과 대향하여 배치된 임의 각도 설정기포관(65), 임의각도 설정기포관(66)을 구비하는 경사각도 설정부(74)가 있다. 상기 레이저 투광기(10)의 하단에 대략 직각을 이루는 3각형상의 베이스 플레이트(64)가 고착되어 있고, 이 베이스 플레이트(64)의 직각정부 근방에 지주(70)가 입설되어 있으며, 이 지주(70)의 상단에는 둥근 구(67)가 고착되어 있다.

상기 베이스 플레이트(64)의 위에는 직각L자형의 경사기판(62)이 있고, 이 경사기판(62)의 이면인 L자형의 정부에는 원추형의 凹부(99)가 형성되어 있어서 이 凹부(99)에 상기 둥근 구(67)가 끼워져 있다.

상기 지주(70)에는 둥근 구(67)에 의해 경사기판(62)의 정부가 지지되어 있고, 이 경사기판(62)은 둥근 구(67)를 중심으로 포보트 운동을 할 수 있도록 되어 있다.

특히 경사기판(62)과 상기 베이스 플레이트(64)와의 사이에는 스프링(68)이 있어 상기 원추형의 凹부(99)를 둥근 구(67)에 압압하도록 하고 상기 경사기판(62)을 도 5의 시계방향으로 움직이게 한다.

이 경사기판(62)에 경사 검출기인 상기 임의각도 설정기포관(65),(66)을 L자형으로 따라 상호 직교하는 선상에 위치하게 된다. 축수판(72)은 상기 센서지지선반(63)의 아래 위치에 배열되고, 전기 축수판(72)은 레이저 투광기(10)에 의해 수평방향으로 돌출되며, 상기 베이스 플레이트(64)의 지주(70)를 정점으로 하는 삼각형을 형성하는 위치에 경사이동나사(52),(53)가 회전자재 하도록 되어 있다.

또한 경사이동나사(52),(53)의 상단에는 축수판(72)에 의해 각각 회전자재 하도록 받혀져 있다.

상기 경사이동나사(52)의 하단부는 베이스 플레이트(64)보다 아래쪽에서 돌출되고, 상기 경사이동나사(52)의 돌출된 하단부에 경사이동기어(54)가 끼워붙어 있으며, 이 경사이동기어(54)는 후술하는 경사이동기어(56)에 이가 맞물려있다. 또 상기 경사이동나사(53)의 하단부는 상기 베이스 플레이트(64)보다 하방으로 돌출되어 있어 경사이동나사(53)의 돌출단부에 경사이동기어(55)가 끼워져 있고, 이 경사이동기어(55)는 후술하는 경사이동기어(57)와 이가 맞물려 있다.

상기 경사이동나사(52)에 경사이동너트(48)가 이 맞물림되어 있고, 이 경사이동너트(48)에는 단면원의 너트 핀(50)이 수평방향으로 돌출되어 있다.

상기 경사기판(62)의 임의각도 설정기포관(65)측의 단면으로부터 임의각도 설정 기포관(65)의 중심선과 평행을 이루는 단면원의 경사 이동핀(60)이 돌출되어 있고, 이 경사 이동핀(60)은 너트 핀(50)과 서로 접하도록 되어 있다. 상기 베이스 플레이트(64)와 축수판(72)사이에는 2본의 평행을 이룬 가이드핀(71)이 있어서, 이 2본의 가이드핀(71)에 의해 상기 경사 이동핀(60)을 미끄럼 자재하도록 협지하고 있어, 경사기판(62)의 수평방향 회전을 규제하게 된다. 또 상기 경사 이동핀(60)의 상하방향 및 이 경사 이동핀(60)의 축심을 중심으로 하는 회전을 허용하게 된다.

상기 경사이동나사(53)에는 경사이동너트(49)가 나사결합되고, 이 경사이동너트(49)에는 단면원의 너트핀(51)이 돌출되고, 상기 경사기판(62)의 임의각도 설정기포관(66)측의 단면보다 이 임의각도 설정기포관(66)의 중심선과 평행으로 단면원의 경사 이동핀(61)이 돌출되게하고, 이 경사 이동핀(61)은 너트핀(51)과 접하게된다.

상기 베이스 플레이트(64)의 하면에 기둥다리(73)를 수직방향으로 설치하고, 이 기둥다리(73)에 의해 모터 베이스를 경사검지체(23)에 고착시킨다.

이 경사검지체(23)의 상면에는 펄스 모터로서 어느 경사각 설정모터(58), 경사각 설정모터(59)를 설치하여 이 경사각 설정모터(58)의 출력축에는 전술한 경사이동기어(56)가 끼워져 있고, 상기 경사각 설정모터(59)의 출력축에는 경사이동기어(57)가 끼워 고정되고 있으며, 각각 경사이동기어(54),(55)와 이가 맞물려 있다.

경사검지체(23)의 하면에는 링 모양의 반사경(도시생략됨)을 설치하여 4개의 발광소자와 수광소자로 이루어지는 광센서(24a),(24b),(24c),(24d)(24b, 24d는 도시 생략함)를 케이싱(5)의 밑바닥에 설치한다.

이 광센서(24a), (24b), (24c), (24d)는 전술한 경사검지체(23)와 대치되는 위치에 또 전기 케이싱(5)과 레이저 투광기(10)가 서로 수직 상태일 때 이 레이저 투광기(10)의 축심을 중심으로 한 동일 원주상에 설치하도록 한다.

이하 레이저 투광기(10)를 임의의 방향으로 자재하게 경사지게 하는 경사부에 대하여 설명한다. 이 레이저 투광기(10)의 머리부(11)로부터 수평방향으로 경사이동아암(25),(26)을 서로 직교되도록 돌출시키고, 각각 전기 凹부(6)의 원추면을 관통시켜 상기 케이싱(5)의 내부에 위치시킨다.

전기 경사이동아암(25),(26)의 선단에는 합치기핀(27),(28)을 돌출되게 한다. 이 합치기핀(27),(28)은 원주형상이고 이 원주의 각각의 축심은 서로 직교를 이루고, 상기 구면(11a)의 구심을 통하는 평면내에 포함되도록 위치관계를 결정한다.

또 합치기핀(27),(28)의 어느 한 쪽이 예를 들면, 합치기핀(27)에 있어서는 수평방향의 이동을 규제하고, 상하방향 이동만을 이동할 수 있게 한다.

상기 케이싱(5)의 내벽에 선반(29),(30)을 설치하고, 이 선반(29)에 경사모터(31)를 설치하고, 전기 선반(30)에는 경사모터(32)를 설치하여 경사모터(31)의 회전축에는 구동기어(33), 전기 경사모터(32)의 회전축에는 구동기어(34)를 각각 끼워 고정시킨다.

전기 합치기핀(27)과 직교되고, 케이싱(5)의 천정부와 선반(29) 사이에 있는 스크류 샤프트(35)를 회전자재 하도록 하고, 이 스크류 샤프트(35)에 피동기어(36)를 끼워 붙여, 이 피동기어(36)는 상기 구동기어(33)와 이가 맞물리도록 한다.

또 스크류 샤프트(35)에 슬라이드 너트(37)를 나사결합하여 이 슬라이드 너트(37)에 핀(38)을 돌출시켜, 이 핀(38)과 합치기핀(27)이 미끄럼 이동 가능하도록 접하게 한다.

이와 같이 하여 합치기핀(28)에 직교하고, 상기 케이싱(5)의 천정부와 선반(30)사이에 있는 스크류 샤프트(39)를 회전자재하게 하여 이 스크류 샤프트(39)에 피동기어(40)를 끼워서, 이 피동기어(40)가 전술한 구동기어(34)의 이와 서로 맞물리도록 한다.

상기 스크류 샤프트(39)에 슬라이드 너트(41)를 나사결합하고, 이 슬라이드 너트(41)에 핀(42)을 돌출시켜, 이 핀(42)과 합치기 핀(28)이 서로 미끄럼 이동가능하게 당접시킨다.

상기 케이싱(5)의 천정부와 상기 스크류 샤프트(35)를 전기 스크류 샤프트(39)와의 사이에 스프링 받이(43)를 형성하여 이 스프링 받이(43)와 전기 레이저 투광기(10)와의 사이에 스프링(44)을 설치하며 이 레이저 투광기(10)를 도5에서 지지좌(7)를 중심으로 하여 시계 방향으로 이동하게 한다.

도면 중 부호(45)는 레이저 측량기를 구동시키기 위해 전지를 수납하는 전지 복스이고, 또 레이저 측량기의 본체부(4)는 레벨볼트(46)에 의해 도시되어 있지 않은 3개의 다리에 설치되어 있다. 또 (47)은 상기 프리즘 지지체(13)의 주위를 둘러싸고 있는 유리창이다. 상기한 종래의 레이저 측량기에 있어서, 레이저 광선의 투광방향을 경사지게 하는 작동을 도8에 의해 설명한다. 도시되지 않은 경사 제어부에 경사값을 입력한다. 고정 기포관(20),(21)의 검지 결과에 근거하여 경사모터(31)를 구동시키고, 상기 스크류 샤프트(35), 슬라이드 너트(37), 경사이동아암(25)에 의해서 전기경사모터(32)를 구동시켜 스크류 샤프트(39), 슬라이드 너트(41) 및 경사이동아암(26)에 의해 각각 전기 레이저 투광기(10)를 경사지게 이동하고 고정기포관(20),(21)의 수평을 검지한 상태에서 레이저 투광기(10)의 조정을 행한다. 다음에 상기 임의각도 설정기포관(65),(66)의 출력과 고정기포관(20),(21)과의 출력이 동일하게 되도록 전기 경사각 설정모터(58)와 전기 경사각 설정모터(59)를 구동시켜 경사이동기어(56),(54), 경사이동나사(52), 경사이동너트(48),(50)에 의해 전기 경사각 설정모터(59), 경사이동기어(55), 경사이동나사(53), 너트핀(51)에 의해 경사기판(62)의 0위치(수평위치)가 설정된다. 또 이 경사기판(62)의 수평 설정은 스톱퍼등의 기계적 0위치를 설정하여도 좋다.

다음에 설정된 경사치에 경사기판(62)을 경사지게 한다. 이하에서 상기 임의각도 설정기포관(65)이 겸출하는 경사방향의 설정에 대해서 설명한다.

임의각도 설정기포관(65),(66)의 출력과 고정기포관(20),(21)의 출력이 동일하게 된 상태에서 상기 경사각 설정모터(58)를 설정각에 대응하는 스톱퍼 수대로 구동시키고, 경사기판(62)을 레이저 투광기(10)에 경사지게 역방향으로 설정각도를 경사지게 한다.

상기 경사기판(62)이 설정각도를 경사지게 하면 경사모터(31)를 구동시켜 레이저 투광기(10)를 경사시키고 싶은 방향으로 경사지게 한다. 상기 임의각도 설정기포관(65)이 수평을 검출한 상태에서는 레이저 투광기(10)의 경사설정, 즉 레이저 광선의 투광방향을 소정각도로 경사지게 한다.

또한 임의각도 설정기포관(66)의 방향에 대한 경사 설정도 이와 같이하여 이룰 수 있다. 그리하여 주사모터(15)에 의한 프리즘 지지체(13)의 펜터 프리즘(18)을 회전시켜 소정의 방향으로 경사지게 하여 기준면을 형성한다. 상기한 바와 같은 종래의 레이저 측량기로는 레이저 광선의 경사를 펄스 모터의 회전량에 의한 경사너트(48)의 이송량만으로 설정한다. 그러하기 때문에 경사각 설정의 정밀도는 상기 경사이동나사(52), 경사이동너트(48)등 부품의 가공정밀도 및 조립의 정밀도에 의해 결정된다. 따라서 가공정밀도, 조립 정밀도에 의해 경사 정밀도에 불균형이 발생한다. 또 온도에 의한 열팽창 차이가 경사 설정 정밀도에 영향을 주게 된다. 따라서 이상과 같은 제품의 규격을 만족시키기 위해서는 부품 하나 하나의 정밀도가 요구되어지므로 고가의 물건이 되고 만다.

또한 경사기판(62)을 경사지게 하여 각도 설정을 행하거나, 상기 둥근 구(67)의 접촉점(경사기판의 경사이동중심)과 전기 경사이동핀(60)의 너트핀(50)에 대한 접촉점까지의 거리는 전기 경사기판(62)을 경사지게 하는데 따라 커지고, 상기 경사이동너트(48)의 이동량과 경사기판(62)의 경사각 사이에서 오차를 발생시키므로 보정식에 의해 연산보정하나, 전술한 바와 같이 부품의 가공오차, 조립오차가 있기 때문에 일정한 보정식으로는 대처할 수가 없고, 설정 경사가 큰 경우에는 오차도 크게 된다.

더욱이 경사 설정을 하는 경우, 어떤 상태에서 수평으로 하는 경우, 수평위치의 정밀도를 확보하기 위하여 0검출을 하게 된다.

즉 경사설정이전에 경사기판(62)의 임의각도 설정기포관(65),(66)의 검출치를 전기 고정기포관(20),(21)에 합치시킨다. 또는 기계적 0 설정위치에 우선 맞추어 0리세트를 하게 된다.

이때에 경사설정의 도수가 0 리세트 동작을 일으키게 되고, 설정이 완료될 때까지의 시간이 길어지게 된다. 더욱이 상기 경사이동너트(48) 슬라이드 너트(37)의 구동빈도가 높아 상기 경사이동나사(52)와 경사이동너트(48)사이에 슬라이드 너트(37)와 스크류 샤프트(35)간의 마모가 일어나는 문제가 있다. 따라서 0 검출에 있어서도 스톱퍼 등의 기계부품에 의해 이루어지고, 스톱퍼의 온도에 따르는 위치변화와 경사이동너트(48)의 동작부분 마모에 의한 상태 변화에 의해 많은 오차가 발생한다. 상기한 각종 오차의 누적 오차는 시간이 경과함에 따라 점차 확대되고 적당한 시기에 다시 설정하지 않으면 레이저 선의 경사 설정 정밀도에 영향을 주게되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 부품의 정밀도가 요구되어지지 않고, 누적오차가 거의 없는 레이저 광선 투광방향의 경사설정을 행하는 레이저 측량기를 제공함에 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 레이저 측량기는 레이저 광선을 평면에회전, 조사하는 레이저 투광기와, 이 레이저 투광기의 목표경사각(目標傾斜角)을 설정하는 경사 설정부(傾斜設定部) 및 이 경사 설정부에 의해 설정된 목표경사각에 근거하여 상기 레이저 투광기를 경사지도록 하는 경사부를 구비하고, 상기 경사 설정부가 수평을 검출하는 경사센서 및 이 경사센서와 상기 투광기와의 각도를 검출하는 각도 검출기를 가지며, 상기 각도 검출기가 엔코더(absolute encoder)와 이 엔코더의 각도를 읽을 수 있는 CCD 유니트로 이루어지고, 상기 각도 검출기의 검출각이 목표경사각이 되도록 각도를 설정하고, 상기 경사부가 경사센서의 출력이 0를 검출할 수 있도록 레이저 투광기 및 상기 경사 설정부를 경사지게 하여, 레이저 투광기를 목표경사각으로 설정하고, 상기 경사부는 레이저 투광기를 직교하도록 하는 2방향으로 경사지게 하고, 경사 설정부는 상기 두 방향 중 한 방향에 대하여 경사를 설정할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 요부를 나타내는 일부 단면 입면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어블럭도.

도 3 (a), (b), (c)는 각각 본 발명 실시예의 경사설정작동을 나타내는 설명도.

도 4는 본 발명 실시예의 경사설정작동을 나타내는 플로우 챠트.

도 5는 종래예의 입단면도.

도 6은 도 5의 A-A선 단면도.

도 7은 도5의 B-B선 단면도.

도 8은 종래예의 경사설정작동을 나타내는 플로우 챠트이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

3 : 회동부 5 : 케이싱

6 : 凹부 8 : 관통공

10 : 레이저 투광기 13 : 프리즘 지지체

18 : 펜터 프리즘 23 : 경사 검지체

27, 28: 합치기핀 32 : 경사모터

47 : 유리창 62 : 경사기판

63 : 센서지지선반 64 : 베이스 플레이트

65, 66: 임의각도 설정기포관 72 : 축수판

87 : X축 틸트센서 88 : Y축 틸트센서

91 : CCD유니트 94 : 입력부

96 : 경사설정모터구동부 97 : 경사구동부

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예의 요부를 나타낸 것으로, 도1 및 도5중에서 같은 부분은 같은 부호를 붙인다. 레이저 투광기(10)의 지지구조, 경사이동부의 기구등 기본적으로는 동일하므로 그 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예의 경사각 설정부에 대하여 설명한다. 레이저 투광기(10)에 프레임(77)이 고착되어 있고, 이 프레임(77)에는 전기한 레이저 투광기(10)의 축심과 평행되게 경사설정 스크류(78)가 회전자재하게 고정되어 있다.

상기 프레임(77)의 하방에 돌출된 하단부에는 설정피동기어(81)가 끼워져 설치되어 있다. 상기 경사설정 스크류(78)에 경사설정너트(79)가 나사결합되고, 이 경사설정너트(79)는 회전이 구속되어 전술한 경사설정 스크류(78)의 축심방향만 이동가능하게 되어 있다.

또 경사설정너트(79)에는 수평방향으로 돌출한 전동핀(80)이 있고, 후술하는 종동핀(90)과 당접하도록 되어 있다. 또 전술한 프레임(77)에는 경사설정모터(82)가 있어서, 이 경사설정모터(82)의 출력축에 설정구동기어(83)가 끼워져 있으며, 이 설정구동기어(83)에는 전술한 설정피동기어(81)와 이가 서로 맞물려 있다.

전술한 레이저 투광기(10)의 축심과 직교하여 회전축심을 갖는 로터(85)가 부설되어 있고, 이 로터(85)에 업소루트 인코더(86)가 설치되어 있어서, 이 업소루트 인코더(86)가 전술한 로터(85)와 일체로 회전할 수 있게 된다.

또 로터(85)에는 X축(지면과 평행을 이루는 수평축) 틸트센서(87), Y축(지면과 수직을 이루는 수평축)틸트센서(88)가 설치되어 있으며 전술한 로터(85)와 일체가 되어 회전한다. 전술한 레이저 투광기(10)에는 CCD유니트(91)가 붙어 있고, 이 CCD유니트(91)에 의해서 상기 업소루트 인코더(86)의 각도를 읽을 수 있게 되어 있다. 상기 CCD유니트(91)와 업소루트 인코더(86)에 의해서 각도 검출기가 구성되고, 이 각도 검출기는 전술한 X축 틸트센서(87)와 레이저 투광기(10)와의 각도를 검출한다. 전술한 업소루트 인코더(86)가 각도0를 검출하는 상태에서 전기 X축 틸트센서(87), Y축 틸트센서(88)가 각도0를 검출하는 상태에서 전술한 레이저 투광기(10)의 축심이 연직이 되도록 전술한 업소루트 인코더(86), X축 틸트센서(87), Y축 틸트센서(88)와 레이저 투광기(10)와의 관계가 정립된다. 여기서 전술한 Y축 틸트센서(88)는 전술한 경사아암(26)에 의해 조정되는 Y축 방향의 수평을 검출한다. 로터(85)로부터 경사설정너트(79)를 향해 경사아암(89)이 연출되고, 이 경사아암(89)의선단부에 상기 종동핀(90)이 돌출설치되고, 이 종동핀(90)이 전기 전동핀(80)의 하방에서 서로 당접하게 된다. 또 로터(85)와 레이저 투광기(10)간에는 스프링(92)이 있어서 상기 경사아암(89)을 반시계 방향으로 돌려주게된다. 따라서 종동핀(90)을 전동핀(80)에 소요의 힘으로 눌러주게된다. 또 스프링(92)은 상기 경사아암(89), 종동핀(90), 전동핀(80)에 의해 경사설정너트(79)를 위로 압상하여 경사설정너트(79)와 경사설정 스크류(78)의 백러쉬를 억제한다. 또한 도면 중 부호 (76)은 레이저 광선을 발하는 레이저 다이오드이다.

도 2는 제어 블럭도를 도시한 것으로, 도 중 부호(93)은 CPH로 대표되는 제어부이다. 제어부(93)에는 전술한 X축 틸트센서(87), Y축 틸트센서(88)로 부터의 검출결과가 입력되어 있음과 동시에 업소루트 인코더(86)의 검출각도 즉 CCD유니트(91)로 부터의 각도 검출결과가 입력된다. 또 전술한 제어부(93)는 도시되어 있지 않은 기억부를 구비하고 있으며, 이 기억부에는 경사각을 설정하는 시켄스 프로그램, 프로그램이 입력되어 있거나, 경사각 설정을 하기 위해 필요한 연산 프로그램이 설정입력되어 있다. 경사각 설정에 필요한 데이터는 입력부(94)로부터 제어부(93)에 입력된다. 또 이 제어부(93)는 X축 틸트센서(87), Y축 틸트센서(88) 및 CCD유니트(91)로부터 입력되는 데이터에 근거하여 경사모터 구동부(95),(97)와 경사설정모터구동부(96)에 제어구동신호를 발하고, 이 경사 구동부(95),(97), 경사설정모터구동부(96)에 의해서 전술한 모터(31),(32)와 경사설정모터(82)을 구동시킨다.

이하, 도3, 도4를 참조하여 경사설정의 작동에 대하여 구체적으로 설명한다.

전술한 입력부(94)로부터 목표하는 경사각을 입력한다. 제어부(93)가 경사설정모터 구동부(96)에 의해서 전술한 경사설정모터(82)를 구동시키고, 경사설정 스크류(78)를 회전시킨다. 전술한 Y축 틸트센서(88)가 수평이 아닌 경우에는 동시에 경사모터구동부(97)에 의해 경사모터(32)를 구동시킨다. 전술한 경사설정 스크류(78)의 회전에 의해 경사설정너트(79)가 상하이동하고, 전동핀(80)과 종동핀(90) 및 경사아암(89)에 의해 로터(85)와 함께 업소루트 인코더(86)가 일체가 되어 회전한다. 이 업소루트 인코더(86)의 검출 회전각은 전술한 CCD유니트(91)에 의해 신호로 변하게 되어 제어부(93)에 입력된다. 이때에 Y축 틸트센서(88)가 수평을 검지하면 경사설정상태가 되어 경사모터(32)의 구동이 정지한다. 전술한 제어부(93)로는 CCD유니트(91)로 부터의 신호와 입력부(94)로 부터의 설정치를 비교하여 일치하는 상태에서 전기 경사설정모터(82)가 정지한다. 이 상태에서는 로터(85)는 레이저 투광기(10)에 대해서 목표하는 경사각과 동일각도에서 역방향으로 회전한다. 전술한 로터(85)에는 X축 틸트센서(87)와 Y축 틸트센서(88)가 고착되어 있고, 전기 X축 틸트센서(87)는 로터(85)와 함께 레이저 투광기(10)에 대해 경사지게 되고, Y축 틸트센서(88)는 경사각도 만큼 회전하나 Y방향의 수평검출에는 영향을 주지 않는다.(도3의 b참조) 다음에 제어부(93)는 X축 틸트센서(87)로부터 신호가 0즉 이 X축 틸트센서(87)가 수평을 검출할 때까지 전기 경사설정모터구동부(96)에 구동제어신호를 발해서 전기 경사모터(31)를 구동시킨다. X축 틸트센서(87)로 부터의 신호가 제어부(93)에 입력되고, 이 제어부(93)로는 입력되는 신호가 0인가 아닌가 판단하고, 0이 아닌 경우에는 경사모터(31)의 구동을 속행시키고, 0이 된 시점에서 이 경사모터(31)를 정지시킨다. X축 틸트센서(87)는 레이저 투광기(10)에 대해 목표하는 경사각과 동일각도에서 역방향으로 경사져 있으므로 전술한 X축 틸트센서(87)가 수평을 검출한 상태에서 레이저 투광기(10)는 목표하는 경사각으로 경사지게 된다. 이와 같이 하여 경사각의 설정이 완료된다.(도3의 c참조) 전술한 주사모터(15)를 구동시켜 기어(16), 주사기어(17)에 의해 프리즘 지지체(13)를 회전시키면 레이저 광선은 회전조사되어 소정의 방향으로 소정각도로 경사를 이룬 레이저 기준면이 형성된다. 새로운 경사각을 설정할 경우에는 상기 작동이 반복된다.

상기한 경사설정에 있어서는 전술한 업소루트 인코더(86)의 각도 정보가 근거가 되는 것으로, 이 업소루트 인코더(86)가 레이저 투광기(10)와 로터(85) 즉 X축 틸트센서(87)와의 절대각을 출력하게 되므로 새로운 설정각이 입력될 경우에는 새로운 설정각과 전술한 업소루트 인코더(86)의 검출각도를 비교하여 이 업소루트 인코더(86)의 검출각도가 직접적으로 설정각이 되도록 제어하면 된다.

경사설정의 도는 전술한 레이저 투광기(10), X축 틸트센서(87)를 수평상태로 0리세트 할 필요는 없다. 또 상기 실시예는 1방향의 경사설정에 대해 설명하였으나, 종래예와 같이 경사기구를 2개조 설치하여 임의의 방향으로 경사지게 할 수도 있다. 이때에 Y축 틸트센서는 Y축 방향의 경사설정기구에 고정시킨다.

본 발명에 따르면, 경사 설정부는 수평을 검출하는 경사센서와, 이 경사센서와 투광기와의 각도를 검출하는 각도 검출기를 가지는 것으로, 경사부를 구성하는 부품에 대해서는 높은 수준의 정밀도가 요구되어지지 않고, 제작 코스트를 삭감시킬 수 있고, 또 실제의 경사각도를 검출하므로 기구상 발생하는 오차는 거의 없다. 실제의 각도를 검출하고, 검출된 결과를 근거하여 경사각도를 설정하므로 0설정을 할 필요가 없고 신속한 작업을 수행할 수 있으며 가동부분의 움직임도 설정에 필요한 최소한의 움직임만으로 이루어지고 마모가 억제되고 누적오차의 경시증대를 방지할 수 있으며 특히 부품 점수가 적게 되어 제작 코스트를 절감시킴과 동시에 조립조정 작업이 간단하고 조립 조정시간도 대폭 단축시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 레이저 광선을 평면에 회전, 조사하는 레이저 투광기와, 이 레이저 투광기의 목표경사각(目標傾斜角)을 설정하는 경사 설정부(傾斜設定部) 및 이 경사 설정부에 의해 설정된 목표경사각에 근거하여 상기 레이저 투광기를 경사지도록 하는 경사부를 구비하고, 상기 경사 설정부가 수평을 검출하는 경사센서 및 이 경사센서와 상기 투광기와의 각도를 검출하는 각도 검출기를 가지며, 상기 각도 검출기가 엔코더(absolute encoder)와 이 엔코더의 각도를 읽을 수 있는 CCD 유니트로 이루어지고, 상기 각도 검출기의 검출각이 목표경사각이 되도록 각도를 설정하고, 상기 경사부가 경사센서의 출력이 0를 검출할 수 있도록 레이저 투광기 및 상기 경사 설정부를 경사지게 하여, 레이저 투광기를 목표경사각으로 설정함을 특징으로 하는 레이저 측량기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경사부는 레이저 투광기를 직교하도록 하는 두 방향으로 경사지게 하고, 경사 설정부는 상기 두 방향 중 한 방향에 대하여 경사를 설정할 수 있도록 함을 특징으로 하는 레이저 측량기.
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