KR20000018508A - Laser distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 거리 측정기(또는 레이저 자)에 관한 것으로서, 특히 레이저 광을 이용하여 두 지점간의 원거리를 정확히 측정하고, 실용적이며 휴대가 용이한 레이저 거리 측정기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser range finder (or laser ruler), and more particularly, to a laser range finder that accurately measures a distance between two points using a laser light and is practical and portable.
일반적으로, 건축현장이나 실내 인테리어와 같은 산업전반이나 일상 생활에 있어서 길이나 거리 측정을 하기 위해 줄자가 사용되어 왔다. 그러나 줄자는 천정 등과 같이 손이 미치지 못하는 길이가 긴 경우에 사용시에는 측정시 2 명이 필요하며, 줄자의 휘어짐으로 인해서 정확한 측정이 어려운 문제점이 있었다.In general, tape measures have been used to measure lengths and distances in industrial and everyday life, such as in construction sites and interiors. However, when the tape measure is too long to reach the hand, such as the ceiling, two people are required for measurement, and due to the bending of the tape measure, there is a problem that it is difficult to accurately measure.
이를 개선하기 위해 종래기술에서는 전자소자를 이용한 초음파 측정기나 레이저의 반사파를 이용한 거리 측정기 등이 상품화되어 사용되고 있다. 그러나 초음파 측정기의 경우는 굴곡면에서의 난반사에 의한 측정값의 부정확도가 크며, 레이저 측정기의 경우에는 반사파의 위상변화나 펄스 카운트 내지는 삼각법에 의한 반사파 수광 방법 등이 있으나, 기기의 복잡성 내지는 고가화로 인해 원가가 높아 실용적이지 못한 문제점이 있다.In order to improve this, in the prior art, an ultrasonic measuring device using an electronic device or a distance measuring device using a reflected wave of a laser is commercialized and used. However, in the case of the ultrasonic measuring device, the inaccuracy of the measured value due to the diffuse reflection on the curved surface is large. In the case of the laser measuring device, there is a method of reflecting the reflected wave by phase change of the reflected wave or pulse count or triangulation method. Due to the high cost there is a problem that is not practical.
이러한 종래기술의 일 예인 레이저 측정기를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, a laser measuring device as an example of such a prior art is as follows.
도 1은 레이저(1)와 레이저 수광센서(2)로 구성되어 거리를 측정하는 도면을 나타낸다. 그 측정 방법은, 원하는 물체까지의 거리(d) 측정시 레이저(1)에서 레이저 빔(beam)을 발사해서 물체에 반사된 반사광을 레이저 수광센서(2)에서 검출하고, 이때의 각도(θ)를 검출하여 삼각법에 의해 물체까지의 거리를 측정하는 방법이었다. 그러나 이 방법은, 레이저 출력 및 수광센서의 감도가 좋아야 하며, 그 수광 및 검출회로의 복잡성의 문제와 이에 따른 원가 상승의 문제점이 있다.FIG. 1 shows a diagram consisting of a laser 1 and a laser light receiving sensor 2 for measuring a distance. The measuring method detects the reflected light reflected on the object by firing a laser beam from the laser 1 when measuring the distance d to a desired object, and detecting the angle θ at this time. The distance to the object was measured by triangulation. However, this method requires a high sensitivity of the laser output and the light receiving sensor, and there is a problem of the complexity of the light receiving and detecting circuit and the resulting cost increase.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기준 레이저에서 발사된 빔과 회전 레이저에서 발사된 빔의 회전각을 삼각계산법에 의해 계산하여 임의의 위치에서 멀리 떨어진 지점까지의 거리를 측정하는데 하나의 목적이 있고, 또한 2개의 기준 레이저와 2개의 회전레이저를 사용하여 원거리에 위치한 두 지점간의 거리를 측정하는데 다른 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention calculates the rotation angles of the beams emitted by the reference laser and the beams emitted by the rotating laser by triangulation to measure the distance to a point far from any location. One purpose is to measure the distance between two remotely located points using two reference lasers and two rotating lasers.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 제 1 특징은, 전원 스위치의 선택에 따라 전원부로 부터 제공되는 전원을 공급받아 측정하고자 하는 원거리에 위치한 임의의 물체의 어느 한 지점에 기준 레이저 빔을 발사하는 기준 레이저 수단과, 상기 기준 레이저 수단과 동일 평면상에서 상기 기준 레이저 빔의 진행방향과는 수직방향으로 임의의 거리로 떨어진 지점에 설치되어, 상기 물체에 상기 기준 레이저 빔과 초점이 맞춰지도록 수동으로 회전하면서 회전 레이저 빔을 동시에 발사하여 초점이 맞추어질 때의 회전각을 감지하는 레이저 회전 수단과, 상기 레이저 회전 수단에서 감지된 회전각을 디지탈 신호값으로 변환하는 A/D 변환수단과, 상기 변환된 회전각과 상기 기준 레이저 수단과 레이저 회전 수단 사이의 거리를 통상의 삼각법 계산으로 연산하여 상기 임의의 어느 한 지점까지의 거리값을 출력하는 마이크로프로세서와, 및 상기 마이크로프로세서에서 출력된 거리값을 프로세서의 제어에 의해 사용자에게 알려주는 표시수단으로 구성되어, 물체의 원거리의 임의의 어느 한 점까지의 거리를 구할 수 있는 것을 특징으로 한다.The first technical feature of the present invention for achieving the above object is a reference laser beam at any point of any object located in the distance to be measured by receiving the power supplied from the power supply in accordance with the selection of the power switch A reference laser means for firing the light beam and a distance apart from the traveling direction of the reference laser beam in a vertical direction on the same plane as the reference laser means so as to focus on the object with the reference laser beam. Laser rotating means for detecting a rotation angle when focusing by simultaneously firing a rotating laser beam while rotating manually, A / D conversion means for converting the rotation angle detected by the laser rotating means into a digital signal value; A general trigonometric method of the converted rotation angle and the distance between the reference laser means and the laser rotation means And a display means for notifying the user of the distance value output from the microprocessor by the control of the processor, and outputting the distance value up to any one point by calculating with an acid. The distance to any one point can be calculated | required.
또한, 본 발명의 기술적인 제 2 특징은, 전원 스위치의 선택에 따라 전원부로 부터 제공되는 전원을 공급받아 측정하고자 하는 원거리에 위치한 임의의 물체의 두 지점(P1, P2)에 기준 레이저 빔을 동시에 발사하고, 그 기준 레이저 빔 사이의 사잇각을 감지하는 기준 레이저 수단과, 상기 기준 레이저 수단과 동일 평면상에서 상기 기준 레이저 빔의 진행방향과는 수직방향으로 임의의 거리로 떨어진 두 지점에 설치되어, 상기 물체에 상기 두개의 기준 레이저 빔과 초점이 각각 맞춰지도록 회전하면서 회전 레이저 빔을 동시에 발사하여 초점이 맞추어질 때의 회전각을 각각 감지하는 제 1 및 제 2 레이저 회전 수단과, 상기 기준 레이저 수단에서 감지된 사잇각과, 상기 제 1 및 제 2 레이저 회전 수단에서 각각 감지된 회전각을 순차적으로 선택하여 출력하는 다중화수단과, 상기 다중화 수단에서 선택되어 출력된 사잇각 및 회전각을 디지탈 신호값으로 변환하는 A/D 변환수단과, 상기 변환된 사잇각, 회전각, 상기 각 기준 레이저 수단과 상기 각 레이저 회전 수단 사이의 거리를 통상의 삼각법 계산으로 연산하여 상기 두 지점(P1, P2) 사이의 거리를 출력하는 마이크로프로세서와, 및 상기 마이크로프로세서에서 출력된 거리값을 프로세서의 제어에 의해 사용자에게 알려주는 표시수단으로 구성되어, 물체의 원거리의 두 지점 사이의 거리를 구할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, a second technical feature of the present invention is to simultaneously receive a reference laser beam at two points P1 and P2 of an arbitrary object located at a long distance to be measured by receiving power supplied from a power supply unit according to selection of a power switch. A reference laser means for firing and detecting the angle between the reference laser beams, and at two points spaced apart from each other by a distance perpendicular to the direction of travel of the reference laser beam on the same plane as the reference laser means, First and second laser rotating means for simultaneously firing a rotating laser beam to sense an angle of rotation when it is in focus while rotating so that the two reference laser beams and the focal point are respectively focused on an object, and in the reference laser means Sequentially selecting and outputting the detected angle and the rotation angle detected by the first and second laser rotation means, respectively. Multiplexing means, A / D conversion means for converting the output angle and rotation angle selected and output by the multiplexing means into a digital signal value, between the converted site angle, rotation angle, the reference laser means and the respective laser rotation means A microprocessor that calculates the distance of the distance by using a conventional trigonometric calculation and outputs the distance between the two points P1 and P2, and display means for informing the user of the distance value output from the microprocessor by the control of the processor. It is characterized in that the distance between the two points of the far distance of the object can be obtained.
상기에서 기준 레이저 수단은, 물체의 어느 한 지점(P1)에 제 1 기준 레이저 빔을 발사하는 제 1 기준 레이저와, 다른 한 지점(P2)에 제 2 기준 레이저 빔을 발사하는 제 2 기준 레이저와, 및 상기 제 1 기준 레이저와 제 2 기준 레이저가 상하로 겹쳐지도록 공통적으로 체결되면서 제 1 기준 레이저 빔과 제 2 기준 레이저 빔 사이의 사잇각(θ)을 감지하는 제 1 회전각 감지기로 구성되어 있다.The reference laser means may include a first reference laser that emits a first reference laser beam at one point P1 of the object, a second reference laser that emits a second reference laser beam at another point P2; And a first rotation angle detector for detecting the angle θ between the first reference laser beam and the second reference laser beam while being commonly fastened so that the first reference laser and the second reference laser overlap vertically. .
그리고, 제 1 및 제 2 레이저 회전수단은, 회전각을 수동 또는 자동으로 조정하기 위한 제 1 및 제 2 회전각 조정부와, 상기 회전각 조정부에 맞물려서 일체화된 기어(gear)가 회전하면서 회전 레이저 빔을 발사하는 제 1 및 제 2 회전 레이저와, 및 상기 회전 레이저들의 기어의 회전에 상응한 회전각을 감지하여 전압값으로 출력하기 위해 저항 또는 각도센서를 사용한 제 1 및 제 2 회전각 감지기로 구성되어 있다.The first and second laser rotating means include a first and second rotating angle adjusting unit for manually or automatically adjusting the rotating angle, and a rotating laser beam while the integrated gear is engaged with the rotating angle adjusting unit. And first and second rotation angle detectors for detecting a rotation angle corresponding to the rotation of the gears of the rotation lasers and outputting a voltage value by using a resistance or an angle sensor. It is.
상기 마이크로프로세서는, 통상의 삼각법에 의해 구한 상기 두 지점(P1, P2)까지의 거리(D1, D2)와, 상기 제 1 기준 레이저 빔과 제 2 기준 레이저 빔 사이의 사잇각(θ)을 이용하여 두 지점 사이의 거리(x)를 구하고, 상기 기준 레이저 빔의 높이차(h)를 고려하여 실질적인 거리(S)를 구한다.The microprocessor uses the distances D1 and D2 to the two points P1 and P2 obtained by a conventional trigonometry and the angle θ between the first reference laser beam and the second reference laser beam. The distance x between two points is obtained, and the actual distance S is obtained by considering the height difference h of the reference laser beam.
상기 마이크로프로세에는, 원거리의 한 지점까지의 거리를 측정하기 위한 모드와 두 지점 사이의 거리를 측정하기 위한 모드중 어느 하나를 사용자가 선택하기 위한 모드 선택스위치와, 상기 표시수단에 원하는 거리값의 도량형으로 출력되도록 선택하기 위한 도량형 선택 스위치와, 및 상기 원하는 하나의 지점 또는 두 지점에 초점이 맞추어졌을 때 상기 표시수단에 거리가 표시되도록 선택하기 위한 엔터 키가 부설되는 것을 특징으로 한다.The microprocessor includes a mode selection switch for selecting one of a mode for measuring a distance to one point of a distance and a mode for measuring a distance between two points, and a desired distance value for the display means. A metrological selector switch for selecting to be output in the form of a metrology and an enter key for selecting a distance to be displayed on the display means when the desired one or two points are focused are provided.
그리고, 본 발명의 기술적인 제 3 특징은, 전원 스위치의 선택에 따라 전원부로 부터 제공되는 전원을 공급받아 측정하고자 하는 원거리에 위치한 임의의 물체의 어느 한 지점에 기준 레이저 빔을 발사하는 기준 레이저 수단과, 상기 기준 레이저 수단과 동일 평면상에서 상기 기준 레이저 빔의 진행방향과는 수직방향으로 임의의 거리로 떨어진 지점에 설치되어, 상기 물체에 발사된 상기 기준 레이저 빔을 자동으로 회전하면서 수신할 때의 회전각을 감지하는 레이저 회전 수단과, 상기 레이저 회전 수단에서 감지된 회전각을 디지탈 신호값으로 변환하는 A/D 변환수단과, 상기 변환된 회전각과 상기 기준 레이저 수단과 레이저 회전 수단 사이의 거리를 통상의 삼각법 계산으로 연산하여 상기 임의의 어느 한 지점까지의 거리값을 출력하는 마이크로프로세서와, 및 상기 마이크로프로세서에서 출력된 거리값을 프로세서의 제어에 의해 사용자에게 알려주는 표시수단으로 구성되어, 물체의 원거리의 어느 한 지점까지의 거리를 측정할 수 있고, 상기와 같이 구성된 레이저 거리 측정기를 두개로 구성하여 상기와 같은 방법으로 원거리의 두 지점 사이의 거리를 구할 수도 있는 특징이 있다. 이와 같은 본 발명은 휴대가 용이하면서 실용적이고 원거리도 정확한 측정을 할 수 있는 효과가 있다.In addition, a third technical feature of the present invention is to provide a reference laser means for firing a reference laser beam at any point of a remote object to be measured by receiving power supplied from a power supply according to selection of a power switch. And a point at a distance apart from the traveling direction of the reference laser beam in a vertical direction on the same plane as the reference laser means, to automatically receive and rotate the reference laser beam emitted to the object. Laser rotation means for detecting a rotation angle, A / D conversion means for converting the rotation angle detected by the laser rotation means into a digital signal value, and the distance between the converted rotation angle and the reference laser means and the laser rotation means. Microcomputer for calculating the distance value to any one point mentioned above by calculating by trigonometric calculation And a display means for informing a user of the distance value output from the microprocessor by the control of the processor, the distance to any one point of the object's distance can be measured, and the laser distance configured as described above. It is possible to obtain the distance between the two points of the far distance by configuring the two measuring devices as described above. Such a present invention has the effect of being portable, practical and accurate in remote measurement.
도 1은 종래기술에서 레이저를 사용한 거리 측정기 및 동작 원리 설명도,1 is an explanatory diagram of a range finder and operating principle using a laser in the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기의 개략적 전체 구성도,2 is a schematic overall configuration diagram of a laser range finder according to the present invention;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서, 2 개의 레이저를 사용한 거리 측정기 및 동작원리 설명도,3 is a first embodiment of the present invention, an explanatory view of a distance measurer and an operation principle using two lasers,
도 4는 도 2를 이용하는 본 발명의 제 2 실시예로서, 4개의 레이저를 사용한 거리측정기 및 동작원리 설명도,4 is a second embodiment of the present invention using FIG. 2, which illustrates a range finder using four lasers and an operation principle thereof;
도 5는 도 4의 측면도,5 is a side view of FIG. 4;
도 6은 본 발명의 제 3 실시예로서, 레이저 수광센서와 레이저를 사용한 거리 측정기의 구성도,6 is a configuration diagram of a range finder using a laser receiving sensor and a laser as a third embodiment of the present invention;
도 7은 도 2의 외부 구성과 내부 전자소자를 분리하여 도시한 구성도.FIG. 7 is a view illustrating a configuration in which the external configuration and the internal electronic device of FIG. 2 are separated.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100, 300 : 제 1, 제 2 레이저 회전 수단100, 300: first and second laser rotation means
110, 310 : 제 1, 제 2 회전 레버110, 310: first and second rotation lever
120, 320 : 제 1, 제 2 회전 레이저120, 320: first and second rotation laser
130, 230, 330 : 제 1, 제 2 회전각 감지기130, 230, 330: first and second rotation angle detector
200 : 기준 레이저 수단200: reference laser means
210, 220 : 제 1, 제 2 기준 레이저210, 220: first and second reference laser
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기의 개략적 내부 외관도이다. 그 구성은 크게 제 1 레이저 회전수단(100), 기준 레이저 수단(200) 및 제 2 레이저 회전수단(300)으로 구성된다.First, Figure 2 is a schematic internal appearance of the laser range finder according to the present invention. The configuration is largely composed of the first laser rotating means 100, the reference laser means 200 and the second laser rotating means 300.
도 2의 (A)는 제 1 레이저 회전수단(100)이 기준 레이저 수단(200)을 회전축으로 하여 제 2 레이저 회전수단(300)으로 부터 펼쳐진 상태를 나타내고, (B)는 접혀진 상태를 나타낸다. 도 2의 (B)에서와 같이 표시부(LCD)와 선택스위치가 상부에 위치해 있다.2 (A) shows a state in which the first laser rotating means 100 is unfolded from the second laser rotating means 300 using the reference laser means 200 as the rotation axis, and (B) shows the folded state. As shown in FIG. 2B, the display part LCD and the selector switch are located at the top.
도 2에 따른 본 발명의 제 1 실시예를 도 3을 참조로 하여 설명한다.A first embodiment of the present invention according to FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3.
도 3에 도시된 레이저 거리 측정기의 구성은, 기준 레이저(10), 회전부(21)가 일체화된 회전 레이저(20), 상기 회전부(21)에 맞물린 회전레버(22), 저항 또는 각도 센서를 사용하는 회전각 감지기(30), A/D 변환기(40), 그리고 이 A/D 변환기(40)에 데이타 버스(45)를 통해 연결된 마이크로 프로세서(50), LCD(Liquid Crystal Display)를 사용하는 표시부(60)로 크게 구성된다.The configuration of the laser range finder shown in FIG. 3 uses a reference laser 10, a rotating laser 20 in which the rotating part 21 is integrated, a rotating lever 22 engaged with the rotating part 21, and a resistance or angle sensor. A display unit using a rotation angle detector 30, an A / D converter 40, and a microprocessor 50 connected to the A / D converter 40 via a data bus 45, and a liquid crystal display (LCD). It consists large of 60.
이와 같은 구성에 따른 레이저 거리 측정기의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the laser range finder according to such a configuration as follows.
먼저, 고정된 기준 레이저(10)에서 원하는 지점(P)에 기준 레이저 빔을 발사한다. 회전 레버(22)는, 회전 레이저(20)를 사용자에 의해 회전시킨다.First, the reference laser beam is fired at the desired point P in the fixed reference laser 10. The rotation lever 22 rotates the rotation laser 20 by a user.
회전 레이저(20)는 그 기준 레이저(10)와 동일 평면상에서 상기 기준 레이저 빔의 진행방향과는 수직방향으로 임의의 거리로 떨어진 지점에 회전이 가능하도록 회전부(21; 예로서, 기어)가 설치되어 있다. 이에 따라, 회전 레이저(20)는 사용자에 의한 회전 레버(22)의 회전 조작에 따라 회전부(21)가 회전되어서 상기 기준 레이저 빔과 동시에 발사되는 회전 레이저 빔이 임의의 물체에 초점(P)을 맞추게 된다.The rotating laser 20 is provided with a rotating part 21 (for example, a gear) so that the rotating laser 20 can be rotated at an arbitrary distance in a direction perpendicular to the direction of travel of the reference laser beam on the same plane as the reference laser 10. It is. Accordingly, the rotating laser 20 rotates the rotating part 21 according to the rotation operation of the rotating lever 22 by the user so that the rotating laser beam emitted simultaneously with the reference laser beam focuses on an arbitrary object. Will be corrected.
이때, 상기 기준 레이저(10) 앞부분에 타켓 표시 필터를 삽입하여 기준 레이저 빔이 물체에 표시될 때 기준 레이저 빔 가이드 타켓이 보이도록 할 수 있다.In this case, a target display filter may be inserted in front of the reference laser 10 so that the reference laser beam guide target is visible when the reference laser beam is displayed on the object.
상기 회전 레이저(20)의 회전부(21)에 연결된 회전각 감지기(30)는, 상기 초점이 맞추어졌을 때의 회전각(θ)을 감지한다. 그 감지된 회전각 값을 N-비트 데이타 버스(45)를 통해 받은 A/D 변환기(40)에서는 마이크로프로세서에서 이용되는 디지탈 신호로 변환하고, 그 변환된 값을 입력받은 마이크로프로세서(50)는 통상의 삼각법 계산으로 물체까지의 거리(d)를 연산하여 표시부(60)에 표시한다.The rotation angle detector 30 connected to the rotation unit 21 of the rotation laser 20 senses the rotation angle θ when the focus is achieved. The A / D converter 40 which receives the detected rotation angle value through the N-bit data bus 45 converts it into a digital signal used in the microprocessor, and the microprocessor 50 which receives the converted value is input. The distance d to the object is calculated by the normal trigonometric calculation and displayed on the display unit 60.
도 4는 상기 도 3에 도시된 레이저 거리 측정기의 구성 및 동작원리를 변형한 본 발명의 제 2 실시예로서, 상기 도 3의 레이저 거리 측정기를 두개로 구성하여서 원거리의 두 지점간의 거리를 측정하기 위한 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 측면도이다.FIG. 4 is a second embodiment of the present invention in which the configuration and operation principle of the laser range finder shown in FIG. 3 are modified. The distance between two points of the far distance is measured by configuring the laser range finder of FIG. It is a figure for demonstrating the structure and operation for it. 5 is a side view of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하여 그 구성을 살펴보면, 크게 제 1 레이저 회전수단(100)과 기준 레이저 수단(200)으로 이루어진 제 1 레이저 거리 측정기(400)와, 제 2 레이저 회전수단(300)과 상기 기준 레이저 수단(200)으로 이루어진 제 2 레이저 거리 측정기(500)로 구성된다. 이러한 두개의 레이저 거리 측정기(400, 500)는 도 5에서와 같이 회전각 감지기(저항 또는 각도 센서)(230)를 회전축으로 하여 상, 하로 설치되어 펼쳐지거나 접혀질 수 있다.Looking at the configuration with reference to Figures 4 and 5, the first laser distance measuring unit 400 consisting of the first laser rotating means 100 and the reference laser means 200, the second laser rotating means 300 and It consists of a second laser range finder 500 consisting of the reference laser means (200). These two laser range finders 400 and 500 may be installed upside down or folded using a rotation angle detector (resistance or angle sensor) 230 as a rotation axis as shown in FIG. 5.
상기한 기준 레이저 수단(200)의 구성을 살펴보면, 측정하고자 하는 임의의 물체상의 원거리의 두 지점에 기준 레이저 빔을 발사하는 제 1 및 제 2 기준 레이저(210, 220)와, 그 제 1 기준 레이저(210)와 제 2 기준 레이저(220)가 일정 사잇각을 두고 기준 레이저 빔을 발사할 때 그 기준 레이저간의 사잇각(θ)을 감지하는 제 3 회전각 감지기(230)로 구성된다.Looking at the configuration of the reference laser means 200, the first and second reference laser (210, 220) and the first reference laser to emit a reference laser beam at two points of a remote on any object to be measured When the reference laser beam 210 and the second reference laser 220 emit a reference laser beam at a predetermined angle, the third rotation angle detector 230 detects the angle θ between the reference laser beams.
그리고 제 1 레이저 회전수단(100)의 구성을 구체적으로 살펴보면, 사용자가 손으로 레이저 빔을 회전시키기 위한 제 1 회전 레버(110)와, 제 1 회전 레버(110)에 연동되어 회전하면서 회전 레이저 빔을 발사하여 상기 제 1 기준 레이저 빔이 발사된 제 1 지점(P1)에 맞춰지도록 하는 제 1 회전 레이저(120)와, 그리고 제 1 회전 레이저(120)에 연동되어 회전되는 회전각(θ1)을 감지하는 제 1 회전각 감지기(130)로 구성된다.In detail, the configuration of the first laser rotating means 100, the user rotates the laser beam while rotating in conjunction with the first rotation lever 110 and the first rotation lever 110 for rotating the laser beam by hand. A first rotating laser 120 and a rotating angle θ1 rotated in conjunction with the first rotating laser 120 so that the first reference laser beam is aligned with the first point P1 that is emitted. The first rotation angle detector 130 for sensing.
또한, 제 2 레이저 회전수단(300)의 구성은, 사용자가 손으로 레이저 빔을 회전시키기 위한 제 2 회전 레버(310)와, 제 2 회전 레버(210)에 연동되어 회전하면서 회전 레이저 빔을 발사하여 상기 제 2 기준 레이저 빔이 발사된 제 2 지점(P2)에 맞춰지도록 하는 제 2 회전 레이저(320)와, 그리고 제 2 회전 레이저(320)에 연동되어 회전되는 회전각(θ2)을 감지하는 제 2 회전각 감지기(330)로 구성된다.In addition, the configuration of the second laser rotating means 300, the user rotates the laser beam while rotating in conjunction with the second rotation lever 310 and the second rotation lever 210 for rotating the laser beam by hand. By detecting the second rotation laser 320 and the rotation angle θ2 rotated in conjunction with the second rotation laser 320 to be matched to the second point (P2) that the second reference laser beam is fired The second rotation angle detector 330 is configured.
그리고, 상기 제 1 회전 레이저(120)는 제 1 기준 레이저(210)와 동일 직선상에 연장되어 위치하고, 제 2 회전 레이저(320)는 제 2 기준 레이저(220)와 동일 직선상에 연장되어 위치한다.The first rotary laser 120 extends on the same straight line as the first reference laser 210, and the second rotary laser 320 extends on the same straight line as the second reference laser 220. do.
이와 같은 도 4의 구성에 의거하여 원거리의 두 지점(P1, P2) 사이의 거리(x)를 비접촉 방식으로 측정하는 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of measuring the distance (x) between the two points (P1, P2) of the far distance based on the configuration of FIG. 4 as follows.
먼저, 측정하고자 하는 원거리의 두 지점을 P1, P2라 할 때, 상기 도 3과 같은 방법을 이용한 레이저 거리 측정기 두 개를 이용하여 각각의 거리 측정기의 제 1 기준 레이저(210)와 제 2 기준 레이저(220)를 회전이 가능하도록 연결하고 제 3 회전각 감지기(230)를 각 기준 레이저의 회전부에 연동하도록 연결한다. 두 레이저 거리 측정기의 제 1 및 제 2 기준 레이저(210, 220)의 사이의 사잇각(θ)과, 제 1 기준 레이저(210)와 제 1 지점(P1) 사이의 거리(D1)와, 제 2 기준 레이저(220)와 제 2 지점(P2) 사이의 거리(D2)를 동시에 각각 구하여 측정된 3개의 전압값을 순차적으로 A/D 변환기(45)에서 디지탈 신호값으로 변환한다. 그리고 마이크로프로세서(50)에서는 그 디지탈 신호값을 받아 통상의 삼각법 계산으로 원거리 제 1 지점(P1)과 제 2 지점(P2) 사이의 거리(x)를 구함으로써, 임의의 지점에서 떨어진 원거리 물체의 두 지점 사이의 거리를 간편하게 측정할 수가 있다.First, when two points of the long distance to be measured are called P1 and P2, the first reference laser 210 and the second reference laser of each distance measurer using two laser range finders using the method shown in FIG. 220 is connected to enable rotation and the third angle of rotation sensor 230 is connected to interlock with the rotating portion of each reference laser. The angle θ between the first and second reference lasers 210 and 220 of the two laser range finders, the distance D1 between the first reference laser 210 and the first point P1, and the second The distances D2 between the reference laser 220 and the second point P2 are simultaneously obtained, and three measured voltage values are sequentially converted to the digital signal values by the A / D converter 45. The microprocessor 50 receives the digital signal and obtains the distance x between the remote first point P1 and the second point P2 by using ordinary trigonometric calculations to determine the distance of the remote object at an arbitrary point. The distance between two points can be easily measured.
이러한 두 개의 레이저 거리 측정기(400, 500)의 계산방법에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the calculation method of the two laser range finder (400, 500) in more detail as follows.
제 1 레이저 거리 측정기(400)와 제 2 레이저 거리 측정기(500)는 제 3 회전각 감지기(230)에(즉, C 점) 맞물려 있다.The first laser range finder 400 and the second laser range finder 500 are engaged with the third rotation angle detector 230 (ie, point C).
제 1 레이저 거리 측정기(400)의 제 1 회전 레이저(120)가 위치한 A 점과 제 1 기준 레이저(210)가 위치한 C점 사이의 거리, 즉 선분 AC와 제 1 기준 레이저(210)는 직각을 이루며 고정되어 있고, A점에서의 제 1 회전 레이저(120)가 회전시에 제 1 회전각 감지기(130)에 의해 그 회전각이 감지된다.The distance between the point A on which the first rotary laser 120 of the first laser distance meter 400 is located and the point C on which the first reference laser 210 is located, that is, the line segment AC and the first reference laser 210 are perpendicular to each other. The rotation angle is sensed by the first rotation angle detector 130 when the first rotation laser 120 at the point A is rotated.
그리고, C 점에서 제 1 지점(P1)까지의 거리(D1)를 측정하기 위해서는 제 1 기준 레이저(210)(C점)에서 발사되는 기준 레이저 빔이 물체에 부딪쳐 형성되는 점과 제 1 회전 레이저(120)(A점)에서 발사되는 회전 레이저 빔을 제 1 회전 레버(110)를 조절하여서 물체에 부딪혀 형성되는 점이 하나의 점으로 맞춰질 때 이루는 A 점의 각도(θ1)를 측정하여 거리 D1을 아래 수학식 1에 의하여 구한다.In addition, in order to measure the distance D1 from the point C to the first point P1, the point at which the reference laser beam emitted from the first reference laser 210 (point C) strikes an object and the first rotating laser is formed. The distance D1 is measured by measuring the angle θ1 of the point A, which is formed when the point formed by hitting the object by the first rotating lever 110 is adjusted to one point by adjusting the rotating laser beam emitted from 120 (point A). Obtained by the following Equation 1.
다음으로, 제 2 레이저 거리 측정기(500)에서도 상기 제 1 레이저 거리 측정기(400)와 마찬가지로, 제 2 기준 레이저(220)(C 점)에서 발사된 레이저 빔은 선분 BC와 직각을 이루며 고정되어 있고, B점에서의 제 2 회전 레이저(320)가 회전시에 제 2 회전각 감지기(330)에 의해 그 회전각이 감지된다.Next, similarly to the first laser range finder 400, the laser beam emitted from the second reference laser 220 (point C) is fixed at a right angle to the line segment BC. The rotation angle is sensed by the second rotation angle detector 330 when the second rotation laser 320 at the point B rotates.
그리고, 점 C에서 제 2 지점(P2)까지의 거리를 측정하기 위해서는 제 2 기준 레이저(220)(C점)에서 발사되는 기준 레이저 빔이 물체에 부딪혀 형성되는 점과 제 2 회전 레이저(320)(B점)에서 발사되는 회전 레이저 빔을 제 2 회전 레버(310)를 조절하여서 물체에 부딪혀 형성되는 점이 하나의 점으로 맞춰질 때 이루는 B 점의 각도(θ2)를 측정하여 거리 D 2를 아래 수학식 2에 의하여 구한다.In addition, in order to measure the distance from the point C to the second point P2, the point where the reference laser beam emitted from the second reference laser 220 (point C) hits an object and the second rotating laser 320 is formed. The distance D 2 is calculated by measuring the angle θ2 of the point B, which is formed when the point formed by hitting the rotating laser beam emitted from (B point) by hitting the object by adjusting the second rotation lever 310 is set to one point. Obtained by Equation 2.
이와 같이 구한 거리 D1, D2, 사잇각(θ)을 이용하여 제 1 지점(P1)과 제 2 지점(P2) 사이의 거리 x를 아래 수학식 3에 의하여 구한다.The distance x between the first point P1 and the second point P2 is obtained by using Equation 3 below using the distances D1, D2, and the angle θ obtained as described above.
이렇게 구해진 x 값은 A/D 변환기(40) 및 마이크로프로세서(50 또는 340)를 거쳐서 표시부(60 또는 140)에 표시된다.The x value thus obtained is displayed on the display unit 60 or 140 via the A / D converter 40 and the microprocessor 50 or 340.
도 5는 도 4의 측면도로서, 실제 레이저 거리 측정기를 제작하는데 있어서 제 1 지점(P1)과 제 2 지점(P2)사이에는 두 기준 레이저 빔의 높이차 h 가 있음을 알 수 있다. 그러므로, 이 차이를 보정하여야 실질적인 두 지점 사이의 거리 S를 구할 수 있다. 그 수학식 4는,FIG. 5 is a side view of FIG. 4, and it can be seen that there is a height difference h between two reference laser beams between the first point P1 and the second point P2 in manufacturing the actual laser distance meter. Therefore, this difference must be corrected to obtain the distance S between two practical points. Equation 4 is
이다.to be.
이와 같이 원거리의 두 지점(P1, P2) 사이의 거리를 측정하므로써, 종래에 원거리의 두 지점 사이의 거리를 측정키 위해서 직접 접촉하거나 각 지점까지의 거리를 측량기를 이용하여 각각 구한 후 계산해주어야 하는 문제점을 해결할 수가 있다.By measuring the distance between two remote points (P1, P2) as described above, in order to measure the distance between two remote points in the past, the direct contact or the distance to each point must be calculated by using an instrument. I can solve the problem.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 나타낸다.6 shows a laser range finder according to a third embodiment of the present invention.
그 구성은, 상기 도 3에 도시된 회전 레버(22) 대신에 모터(70)를 사용하고, 이 모터(70)에 연결되어 마이크로 프로세서(50)의 제어에 따라 모터를 구동하기 위한 모터 구동부(75)가 연결되고, 상기 회전 레이저(20) 대신에 회전부(기어)(3)가 일체화된 수광 레이저 센서(2)를 사용하고, 상기 기어(3)에 맞물리도록 기어(35)가 일체화된 저항 또는 각도 센서를 사용한 회전각 감지기(30)를 사용하는 구성으로 된 점이 상기 도 3의 구성과 다르고, 나머지 구성은 동일하므로 생략한다.The configuration uses a motor 70 instead of the rotation lever 22 shown in FIG. 3, and is connected to the motor 70 to drive the motor under control of the microprocessor 50 ( 75 is connected, and instead of the rotary laser 20, a light-receiving laser sensor 2 in which a rotating part (gear) 3 is integrated is used, and a resistor in which the gear 35 is integrated to engage the gear 3 is used. Alternatively, the configuration of using the rotation angle detector 30 using the angle sensor is different from that of FIG.
이와 같은 도 6의 구성은 하나의 레이저 거리 측정기를 말하지만, 상기 도 4와 같이 두개의 레이저 거리 측정기로 구성하여 D1, D2를 구한 후, 두 지점 사이의 거리(S)를 상기와 같은 방법으로 구할 수 있다.Although the configuration of FIG. 6 refers to one laser range finder, two laser range finders are configured as shown in FIG. 4 to obtain D1 and D2, and the distance S between two points can be obtained in the same manner as described above. Can be.
이와 같은 도 6의 구성에 의한 작용은, 도 4에서와 같이 충분히 구성 가능하므로 미도시된 도면부호는 생략하여 설명하겠다.Such an operation by the configuration of FIG. 6 is sufficiently configurable as in FIG. 4, and therefore, reference numerals not shown will be omitted.
각도 검출시 사용자가 보다 정밀하게 회전각을 조절할 수 있도록 하기 위하여 레이저 수광센서(2)의 각 기어(3)를 연결하고, 이를 회전각 감지기(30)의 기어(35)에 맞물려서 상기 레이저 수광 센서(2)의 회전 범위가 회전각 감지기(30)에 전체 눈금(Full scale)으로 연동할 수 있도록 한다.In order to allow the user to adjust the rotation angle more precisely when the angle is detected, each gear 3 of the laser light receiving sensor 2 is connected, and meshes with the gear 35 of the rotation angle sensor 30 so as to engage the laser light receiving sensor. The rotation range of (2) allows the rotation angle detector 30 to interlock on a full scale.
그리고, 상기 레이저 수광 센서(2)의 기어(3)에 모터(70)가 연결되어 있다. 따라서, 기준 레이저(1)에서 레이저 빔을 높은 출력의 펄스파로 발사하면 그 수광 센서(2)에서는 하이패스필터를 통해 형광등 불빛 및 가시광을 차단하고 그 발사된 레이저 빔을 수신한다. 이때 상기 레이저 수광 센서(2)의 기어에 연결된 모터(70)는 상기 발사된 레이저 빔과 레이저 수광 센서(2)가 만날 때까지 마이크로프로세서(50)의 제어에 따라 상기 모터 구동부(75)의 출력신호를 받아 회전한다. 이렇게 회전하다가 기준 레이저(1)에서 발사된 레이저 빔이 레이저 수광 센서(2)에 입력되면, 마이크로프로세서(50)에서는 모터 구동부(75)를 통해 모터(70)의 회전을 정지시키고, 이때에 회전각 감지기(30)에서는 저항값이나 센싱 각도 값을 감지하여 A/D 변환기(40)에 출력하여 디지탈 신호값으로 변환하고, 이 변환된 신호를 마이크로프로세서(50)에 출력한다. 그러면, 마이크로프로세서(50)에서는 상술한 수학식 1, 2에 의해 D1, D2를 구하여 표시부(60)에 표시하게 된다.The motor 70 is connected to the gear 3 of the laser light receiving sensor 2. Therefore, when the laser beam is emitted from the reference laser 1 with a high output pulse wave, the light receiving sensor 2 blocks the fluorescent lamp light and the visible light through the high pass filter and receives the emitted laser beam. At this time, the motor 70 connected to the gear of the laser light receiving sensor 2 outputs the motor driver 75 under the control of the microprocessor 50 until the fired laser beam meets the laser light receiving sensor 2. Rotate on the signal. When the laser beam emitted by the reference laser 1 is rotated in this manner and input to the laser light receiving sensor 2, the microprocessor 50 stops the rotation of the motor 70 through the motor driving unit 75, and at this time, the rotation is performed. Each detector 30 senses a resistance value or a sensing angle value, outputs the same to the A / D converter 40, converts the digital signal into a digital signal value, and outputs the converted signal to the microprocessor 50. Then, the microprocessor 50 obtains D1 and D2 by Equations 1 and 2 and displays them on the display unit 60.
도 7은 도 2의 외부 구성과 내부 전자소자를 분리하여 도시한 구성도이다. 위에서 설명되지 않은 도면부호를 설명하면, '150'은 전원부, '155'는 전원 스위치, '151'은 사용자가 원거리의 한 지점까지의 거리를 구하는 모드(mode)와 원거리 두 지점 사이의 거리를 구하는 모드를 선택하기 위한 모드 선택 스위치이고, '152'는 사용자의 선택에 따라 원하는 도량형으로 선택하기 위한 도량형 선택 스위치이고, '153'은 엔터 키를 나타낸다. 이 선택 스위치 및 엔터 키는 마이크로프로세서(340)에 연결된다. 또한, '240'은 3개의 회전각 감지기에서 감지된 3개의 전압값을 순차적으로 선택하는 멀티플렉서이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating an external configuration and an internal electronic device of FIG. 2 separately. In the case of reference numerals not described above, '150' is a power unit, '155' is a power switch, and '151' is a mode in which the user obtains a distance to one point of a remote and a distance between two remote points. A mode selection switch for selecting a desired mode, '152' is a metrological selection switch for selecting the desired metrology according to the user's selection, '153' represents the enter key. This select switch and the enter key are coupled to the microprocessor 340. In addition, '240' is a multiplexer that sequentially selects three voltage values sensed by three rotation angle detectors.
이러한 구성에 따른 도 7의 작용을 설명하면, 사용자가 전원 스위치(155)를 조작하여 전원부(150)로부터 전원을 공급하게 되면, 2개의 회전 레이저(120, 320)와 2개의 기준 레이저(210, 220)에서 레이저 빔이 발사된다. 그리고 나서, 사용자가 모드 선택스위치(151)를 원하는 모드를 선택하여 각 회전 레이저(120, 320)와 연동하는 회전 레버(110, 310)를 돌려가며 원하는 하나의 지점 및 두 지점(P1, P2)에 초점을 맞추며 초점이 맞추어졌을 때 엔터 키(153)를 누르면 표시부(140)에 거리가 표시된다.Referring to the operation of FIG. 7 according to such a configuration, when the user operates the power switch 155 to supply power from the power supply unit 150, two rotary lasers 120 and 320 and two reference lasers 210, At 220 a laser beam is fired. Then, the user selects a desired mode using the mode selector switch 151 and rotates the rotary levers 110 and 310 that interlock with the respective rotary lasers 120 and 320 to one desired point and two points P1 and P2. When the focus is focused and the enter key 153 is pressed, the distance is displayed on the display unit 140.
이때, 각각의 회전각 감지기(130, 230, 330)에 의해 구해진 값은 A/D 변환기의 아날로그 입력 범위에 맞는 전압값으로서, 이 전압값은 멀티플렉서(MUX, 240)를 거쳐서 순차적으로 N-비트의 A/D 변환기(40)에 입력된다.At this time, the value obtained by each rotation angle detector (130, 230, 330) is a voltage value corresponding to the analog input range of the A / D converter, the voltage value is sequentially N-bit through the multiplexer (MUX, 240) Is input to the A / D converter 40.
이 A/D변환기(40)에서 변환된 디지털 신호값은 N-비트 데이터 버스(45)를 통해 마이크로프로세서(340)에 입력되어 삼각법 계산에 의해 원하는 하나의 지점 및 두 지점간의 거리를 연산하여 표시부(LCD, 혹은 7-세그먼트 사용)에 출력한다. 이때, 상기 마이크로프로세서(340)에는 연산처리에 도량형 변환 알고리즘이 추가되어 있어서 사용자가 도량형 선택 스위치(152)를 선택하면 원하는 도량형으로 표시부(140)에 표시할 수가 있다. 아울러, 마이크로프로세서(340)에는 연산처리에 사용자선택 모드 알고리즘이 추가되어 있어서 사용자가 원거리의 한 지점까지의 거리를 구하는 모드와 원거리 두 지점사이의 거리를 구하는 모드중 원하는 모드를 선택하면 그 선택 모드의 알고리즘에 따라 계산을 수행하여 해당 거리가 구해진다.The digital signal value converted by the A / D converter 40 is input to the microprocessor 340 through the N-bit data bus 45 to calculate a distance between a desired one point and two points by trigonometric calculation and display unit. (On LCD or 7-segment). In this case, the microprocessor 340 has a metrological conversion algorithm added to the arithmetic processing, so that when the user selects the metrological selection switch 152, the microprocessor 340 can display the desired measurement type on the display unit 140. In addition, the microprocessor 340 has a user selection mode algorithm added to the operation processing, so that when the user selects a desired mode from a mode for obtaining a distance to a point of a long distance and a distance between two points for a long distance, the selection mode is selected. The distance is obtained by performing the calculation according to the algorithm of.
이상과 같은 본 발명의 레이저 거리 측정기(레이저 자)는, 사람의 손이 미치지 못하는 범위나 그 이상의 범위에 위치한 멀리 떨어진 임의의 물체의 어느 한 지점까지의 거리 또는 두 지점 사이의 거리를 기준 레이저와 회전 레이저를 조합하여 거리를 정확하게 측정하고, 종래기술보다 저가이면서 휴대가 용이한 효과를 갖는다.The laser range finder (laser ruler) of the present invention as described above is based on a distance between two points or a distance between two points or any point of an arbitrary object located in a range beyond or beyond the reach of a human hand. The rotation laser is combined to accurately measure the distance, and has a lower cost and easier portability than the prior art.
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