일반기술

수준기(Level) 교정장치 제작 기술

지구의 절대적인 수평면으로부터의 기울기를 측정하는데 사용하는 수준기는 주로 기계장치의 설치, 토목 및 건축, 진직도 및 평면도 측정에 사용된다. 수준기는 휘어진 유리관에 기포를 넣은 수포시과 전자식이 있다. 수포식의 경우 절대 수평면 측정에 중요하며 낮은 분해능과 낮은 측정범위를 갖고 있다. 수준기를 교정하는 방법은 모두 sine bar의 원리를 이용하고 있다. 상용의 수준기 교정장치는 하단의 고정대와 상단의 회전팔(radius arm)로 구성되어 있다. 이 회전팔은 pivot을 회전축으로 회전하게 되는데 이 회전은 pivot 반대편에 고정된 마이크로미터 헤드를 회전하여 이루어진다. 이 상용의 장치에서 가장 문제가 되는 것은 우선 분해능이 낮다는 것과 회전할 때 pivot에서 run out 오차가 발생할 경우 이 값이 그대로 측정오차가 된다는 것이다. 이 장치의 경우 발 길이가 500 mm(특수한 경우 1,000 mm)로 되어 있어 표시 단위를 길이 단위(mm / m)로만 표시해야 하고 각도 단위로 환산하기 위해서는 별도의 계산이 요구된다. 이 장치는 분해능이 나쁘기 때문에 수포식 수준기 교정만 가능하다. 개발된 장치는 회전축을 중심으로 양쪽에 리니어 엔코더를 배치하여 길이 변화를 동시에 측정한 후 차이 값으로부터 회전각을 구하도록 하였다. 이런 구조를 사용할 경우 회전축에 run out이 있어도(기존 상용 제품의 구조) 이 run out이 두 센서로부터 상쇄되기 때문에 높은 정확도를 얻고 있다. 리니어 게이지의 신호는 간단한 전자회로를 통해 계수되어 각도 값이 표시된다. 이 때 각도 값은 길이 단위(mm / m)나 각도 단위(도/분/초)로 표시되어 모든 형태의 수준기나 시준기에 대응된다. 된다. 이 전자장치의 각도 값은 RS-232통신을 통해 컴퓨터에 전달할 수 있기 때문에 데이타 처리를 자동으로 할 수 있다. 이 장치의 분해능은 0.05초이고 측정 범위는 500 초로 일반적인 모든 형태의 수준기 뿐 아니라 분해능 0.2초 이상의 시준기 교정이 가능하다.