KR100428894B1 - Measurement method for 3D stock pile of powdering material in a tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제선공정 중에서 탱크 내에 적재되는 분체원료의 양을 측정하는 방법에 있어서, 탱크 내의 분체원료를 3차원으로 측정하여 탱크 내의 적재된 연료의 량을 측정하는 분체원료의 3차원 적재측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is a method for measuring the amount of powder material loaded in the tank during the making process, the three-dimensional load measurement method of the powder material for measuring the amount of fuel loaded in the tank by measuring the powder material in the tank in three dimensions The purpose is to provide.
본 발명에 따르면, 탱크 내에 적재되는 분체원료의 양을 다수 개의 포인트센서로 측정하는 분체원료의 3차원 적재측정방법에 있어서, 각각의 포인트센서로 분체원료의 레벨값을 측정하는 단계(S1)와, 적재된 분체원료(1)의 이론적인 측정레벨값들을 수식모델링하는 단계(S2)와, 상기 수식모델링한 이론적인 측정레벨값들과 상기 포인트센서를 통해 측정한 레벨값을 비교하는 단계(S3) 및, 상기 비교단계에서 상기 이론적인 측정레벨값들 중에 상기 포인트센서에 의해 측정한 레벨값이 일치하면, 상기 이론적인 측정레벨값을 3차원 적재형상으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법이 제공된다.According to the present invention, in the three-dimensional load measurement method of the powder material for measuring the amount of powder material loaded in the tank by a plurality of point sensors, the step of measuring the level value of the powder material with each point sensor (S1) and And performing mathematical modeling on the theoretical measurement level values of the loaded powder raw material 1 (S2), comparing the theoretical modeling level values measured by the mathematical modeling with the level values measured by the point sensor (S3). And setting the theoretical measured level value in a three-dimensional stacked shape if the level values measured by the point sensor among the theoretical measured level values match in the comparing step. A three-dimensional load measuring method of powder raw materials in a tank is provided.
Description
본 발명은 탱크 내에 적재되는 분체원료의 양을 측정하는 방법에 관한 것이며, 특히, 상부에서 낙하하는 분체원료가 적재되는 탱크에 있어서 적재높이가 불균일하게 적재되는 분체원료의 양을 측정하는 분체원료의 3차원 적재측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the amount of powder material loaded in the tank, in particular, in a tank loaded with the powder material falling from the top of the powder raw material for measuring the amount of the powder raw material is loaded unevenly A three-dimensional load measuring method.
일반적으로 시멘트공장, 제철소, 화학플랜트 및, 곡물저장소에서는 원료나 화합물질 및 곡물 등을 다음 공정을 위해 저장해 두는 탱크로서, 빈(Bin)이 많이 사용되고 있다. 한편, 각각의 공정에서의 공정제어 및 재고량 파악을 위해 빈 내에 저장된 저장물의 양을 측정한다.In general, bins are widely used in cement plants, steel mills, chemical plants, and grain storage tanks to store raw materials, compounds, and grains for the next process. On the other hand, the amount of storage stored in the bin is measured for process control and inventory level at each process.
이와 같이, 빈 내의 저장물을 측정하는 측정장치로는 빈 내에 저장된 물질과 측정장비가 접하면서 측정하는 접촉식과, 접촉하지 않고 측정하는 비접촉식이 있다.As such, the measuring device for measuring the storage in the bin is a contact type to measure while contacting the material stored in the bin and the measuring equipment, and a non-contact type to measure without contact.
접촉식으로는 빈에 설치된 로프에 의해 서로 연결된 두 개의 추를 이용하여 빈 내에 설치된 추가 분체원료 위에 닿았을 때 빈의 외부에 설치된 레벨 지시기가 가리키는 레벨표시판을 보고 빈 내의 저장물의 저장량 측정하는 방법과, 용기와 물질 사이에 전압을 걸어 충전되는 전기용량이 저장물의 레벨에 따라 달라지는 성질을 이용하여 레벨값을 측정하는 방법이 있다.In the contact method, two weights connected to each other by a rope installed in the bin are used to measure the storage of the storage in the bin by looking at the level indicator pointed by the level indicator installed on the outside of the bin when it touches the additional powder material installed in the bin. For example, there is a method of measuring a level value by using a property of applying a voltage between the container and the material depending on the level of the storage.
비접촉식으로는 초음파, 레이더 신호, 마이크로웨이브 등의 신호를 내보낸 후에 저장물에 부딪혀 되돌아오는 신호를 측정하는 방식으로 내보내져서 돌아오는 시간과 신호의 전파속도의 관계로부터 거리를 측정하는 방법이 있다.Non-contact method is to measure the distance from the relationship between the return time and the propagation speed of the signal by exporting a signal such as ultrasonic waves, radar signals, microwaves, etc. after measuring the signal coming back to the storage.
이런 비접촉식 측정방법은 빈 내에 설치된 센서로부터 전파가 어느 특정지점을 향해 직선으로 나가는 중에 부딪히는 저장물의 레벨을 측정하는 것이 대부분이다. 그러나, 상부에서 낙하하는 저장물이 빈 내에서 동일한 레벨을 유지하면서 상승하지 않고, 저장물이 상부에서 낙하하여 먼저 적재되는 부분을 중심으로 사방으로 흘러내리는 원뿔형상으로 쌓인다.Most of these non-contact measurement methods measure the level of storage impacted by a sensor installed in a bin while the radio wave is traveling straight to a certain point. However, the storage falling from the top does not rise while maintaining the same level in the bin, and the storage accumulates in a conical shape that flows in all directions around the first falling portion of the storage.
따라서, 3차원의 입체형으로 적재되는 저장물을 1차원으로 거리를 측정하는 센서 1개 또는 2개로 측정한다면, 적재되는 저장물의 양에 대한 신뢰도를 떨어뜨린다는 문제점이 발생한다.Therefore, if one or two sensors measuring distances in one dimension are measured in a three-dimensional solid storage, there is a problem that the reliability of the amount of stored storage is degraded.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 3개의 포인트센서를 사용하여 빈 내에 적재된 원료의 레벨을 측정할 수 있는 분체원료의 3차원 적재측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is provided to solve the problems of the prior art as described above, to provide a three-dimensional loading measurement method of the powder material that can measure the level of the raw material loaded in the bin using three point sensors There is a purpose.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 빈의 형상과 빈 내에 설치된 센서를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic view showing the shape of a bin and a sensor installed in the bin according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법을 위한 신호의 흐름을 나타낸 개략도이고,Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of signals for the three-dimensional load measurement method of the powder material in the tank according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 1에 도시된 빈 내에 적재되는 분체원료의 3차원 입체형상을 나타낸 개략도이고,3 is a schematic view showing a three-dimensional solid shape of the powder material loaded in the bin shown in FIG.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법의 흐름도이고,Figure 4 is a flow chart of a three-dimensional load measurement method of the powder raw material in the tank according to an embodiment of the present invention,
도 5는 도 4에 도시된 분체원료의 3차원 형상을 계산할 수 있는 수학적 모델을 설명하기 위한 개략도이고,FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a mathematical model capable of calculating a three-dimensional shape of the powder raw material shown in FIG.
도 6은 도 5에 도시된 미분된 분체원료의 경사각을 나타낸 개략도이며,6 is a schematic view showing the inclination angle of the finely divided powder raw material shown in FIG.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 미분된 분체원료의 흘러내림을 나타낸 개략도이다.FIG. 7 is a schematic view showing flow down of the finely divided powder raw materials shown in FIGS. 5 and 6.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
1 : 빈 3 : 중간센서1: empty 3: intermediate sensor
5 : 초음파센서 23 : 분체원료5: ultrasonic sensor 23: powder material
30 : 셀 31, 32 : 분체원료의 흘러내림30 cell 31, 32 flow of powdery material
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 탱크 내에 적재되는 분체원료의 양을 다수 개의 포인트센서로 측정하는 분체원료의 3차원 적재측정방법에 있어서, 각각의 포인트센서로 분체원료의 레벨값을 측정하는 단계와,적재된 분체원료의 이론적인 측정레벨값들을 수학식 3로 수식모델링하는 단계와, 상기 수식모델링한 이론적인 측정레벨값들과 상기 포인트센서를 통해 측정한 레벨값을 비교하는 단계 및, 상기 비교단계에서 상기 이론적인 측정레벨값들 중에 상기 포인트센서에 의해 측정한 레벨값이 일치하면, 상기 이론적인 측정레벨값을 3차원 적재형상으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법이 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, in the three-dimensional load measurement method of the powder material to measure the amount of powder material loaded in the tank by a plurality of point sensors, the level of the powder material with each point sensor Measuring the value, mathematically modeling the theoretical measurement level values of the loaded powder material by Equation 3, comparing the theoretically measured level values and the level value measured by the point sensor And setting the theoretical measured level value in a three-dimensional stacked shape if the level values measured by the point sensor among the theoretical measured level values match in the comparing step. Provided is a three-dimensional load measurement method of powder raw materials in a tank.
또한 본 발명에 따르면, 상기 포인트센서는 상기 탱크의 내부 좌우측에 각각 1개와 중심에 1개가 설치되어 상기 탱크의 저면 중심을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, the point sensor is installed on the inner left and right sides of the tank and one in each of the center is installed three-dimensional load measurement method of the powder raw material in the tank, characterized in that installed toward the center of the bottom of the tank Is provided.
아래에서, 본 발명에 따른 분체원료의 3차원 적재측정방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the three-dimensional load measurement method of the powder raw material according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 빈의 형상과 빈 내에 설치된 센서를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법을 위한 신호의 흐름을 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 1에 도시된 빈 내에 적재되는 분체원료의 3차원 입체형상을 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법의 흐름도이고, 도 5는 도 4에 도시된 분체원료의 3차원 형상을 계산할 수 있는 수학적 모델을 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 미분된 분체원료의 경사각을 나타낸 개략도이며, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 미분된 분체원료의 흘러내림을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing the shape of a bin and a sensor installed in the bin according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow of signals for the three-dimensional load measurement method of the powder raw material in the tank according to an embodiment of the present invention Figure 3 is a schematic diagram showing a three-dimensional solid shape of the powder material to be loaded in the bin shown in Figure 1, Figure 4 is a three-dimensional load measurement method of the powder raw material in the tank according to an embodiment of the present invention 5 is a schematic diagram for explaining a mathematical model capable of calculating the three-dimensional shape of the powder material shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic view showing the inclination angle of the finely divided powder material shown in FIG. FIG. 7 is a schematic view showing flow down of the finely divided powder raw materials shown in FIGS. 5 and 6.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 빈(1)의 내부의 좌우측에는 2개의 초음파센서(5)가 설치되고 빈(1)의 내부 가운데에는 중간센서(3)가 설치되어 분체원료(23)의 레벨을 측정하고, 이렇게 좌우측면의 초음파센서(5)에서 측정한 신호는 신호분배기(7)로 입력된 후에 다시 PLC(데이터 획득장치)(9)로 입력된다. 그러나, 중간센서(3)에서 출력된 신호는 직접 PLC(9)로 입력된다. 이런 입력정보는 PLC(9)에서 모뎀(11)을 통해 신호처리장치(13)로 전송되고, 신호처리장치(13)에서는 빈(1) 내에 3차원으로 적재된 분체원료(23)의 양을 계산한다.1 and 2, two ultrasonic sensors 5 are installed at the left and right sides of the interior of the bin 1, and an intermediate sensor 3 is installed at the center of the interior of the bin 1. ), And the signals measured by the ultrasonic sensors 5 on the left and right sides are input to the signal splitter 7 and then input to the PLC (data acquisition device) 9 again. However, the signal output from the intermediate sensor 3 is directly input to the PLC 9. This input information is transmitted from the PLC 9 to the signal processing device 13 through the modem 11, and in the signal processing device 13 the amount of powder raw material 23 loaded three-dimensionally in the bin 1 is obtained. Calculate
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 분체원료(23)는 트리퍼(Tripper; 도면에 도시안됨)를 통해 빈(1)의 상부로 이동하여 2곳에 형성된 투입구를 통해 빈(1) 내로 장입되는데, 이렇게 장입되는 분체원료(23)는 빈(1) 내에 2개의 원뿔이 겹친것과 같은 형태로 적재된다. 이 때, 적재되는 분체원료(23)는 일정한 경사각 이상으로 적재되었다가 시간이 지나면서 일정한 안식각 이하의 경사각을 가지게 되어 더 이상 흘러내리지 않는다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the powder raw material 23 is charged into the bin 1 through an inlet formed at two places by moving to an upper portion of the bin 1 through a tripper (not shown). In this way, the charged raw material 23 is loaded in the form such that the two cones overlap in the bin (1). At this time, the powder material 23 to be loaded is loaded at a predetermined angle of inclination or more, and over time has an inclination angle of less than a certain angle of repose, and does not flow any more.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 안식각 이하로 적재된 분체원료(23)는 2개의 초음파센서(5)와 1개의 중간센서(3)에 의해 분체원료(23)의 레벨이 측정되고, 이렇게 측정된 값을 입력받아 초음파센서(5)와 중간센서(3)에서 측정한 분체원료(23)의 레벨값을 계산한다(S1). 그리고, 수학식에 의해 계산된 3차원 형상의 이론적 수식모델(S2)과 초음파센서(5)와 중간센서(3)로 측정한 레벨값을 비교한다(S3). 그리고, 3개의 센서값의 조합에 근접하는 3차원 형상모델을 실제 3차원 형상값으로 예측하여 선정한다.On the other hand, as shown in Figure 4, the powder raw material 23 loaded below the angle of repose, the level of the powder raw material 23 is measured by two ultrasonic sensors 5 and one intermediate sensor 3, The level value of the powdered raw material 23 measured by the ultrasonic sensor 5 and the intermediate sensor 3 is calculated by receiving the measured value (S1). Then, the theoretical mathematical model (S2) of the three-dimensional shape calculated by the equation and the level value measured by the ultrasonic sensor 5 and the intermediate sensor (3) is compared (S3). Then, a three-dimensional shape model approaching the combination of the three sensor values is predicted and selected as the actual three-dimensional shape value.
아래에서는 3차원 형상 모델을 계산방법과 전산 모사하는 방법에 대하여 설명하겠다.In the following, the calculation method and the computer simulation method of the 3D shape model will be explained.
빈(1) 내에 적재된 분체원료(23)의 3차원 형상을 계산할 수 있는 수학적 모델을 도출하기 위해 우선 빈(1)의 형상에 대하여 모델링을 수행한다.First, modeling is performed on the shape of the bin 1 to derive a mathematical model capable of calculating the three-dimensional shape of the powder raw material 23 loaded in the bin 1.
도 5에 도시된 바와 같이, (a)는 다수의 사각형(23a)으로 미분된 큰 행렬 안에 단면이 원형인 빈(1)을 나타내고, (b)는 (a)에서 기본 셀(Cell)(30)을 설정하여 분체원료(23)가 일정한 경사각을 유지하며 흘러내리는 양을 도시하였으며, (c)는 분체원료(23)를 입체적으로 미분한 다수의 사각기둥(23b)의 집합체를 나타낸다. 즉, 빈(1) 내의 분체원료(23)의 3차원 적재형상은 미분된 사각기둥(23b)이 모여 이루어진 것으로 생각할 수 있다.As shown in Fig. 5, (a) represents a bin 1 having a circular cross section in a large matrix differentiated into a number of squares 23a, and (b) a base cell 30 in (a). ), The amount of the powder raw material 23 flowing down while maintaining a constant inclination angle is set, and (c) represents an aggregate of a plurality of square columns 23b in which the powder raw material 23 is finely divided in three dimensions. That is, the three-dimensional stacking shape of the powder raw material 23 in the bin 1 can be considered that the finely divided square columns 23b are formed.
도 5의 (a)의 전체 사각형을 하나의 큰 행렬(Matrix)로 보고 각각의 미분 사각형(23a)을 행렬의 요소로 생각하면 행렬의 요소값이 "0"이면 빈(1)의 내부가 아니고, "1"이면 빈(1)의 내부로 판단하여 미분한 사각형(23a) 단위로 모델링 할 수 있으나, 이렇게 하면 분체원료(23)가 흘러내리는 것을 수식모델로 정의하지 못하게 된다.Considering the entire rectangle of FIG. 5 (a) as one large matrix and considering each differential rectangle 23a as an element of the matrix, if the element value of the matrix is "0", it is not inside the bin (1). , If it is "1" can be determined as the inside of the bin (1) can be modeled in the unit of fine square (23a), but this does not define the flow of the powder raw material 23 to the mathematical model.
따라서, 도 5의 (b)에서와 같이, 사각기둥(23b) 사이의 분체원료(23)의 흘러내림(31, 32)에 관한 수식 모델을 제한하기 위해, 9개의 미분한 사각형(23a ; h1~h9)을 하나의 단위 기본 셀(30)로 설정한다. 이 기본 셀(30)은 가운데 한 개의 미분한 사각형(h5)의 주위의 총 8개의 미분 사각형(h1~h4, h6~h9)이 위치한다.셀(30) 내의 분체원료(23)의 흘러내림(31, 32)은 중심의 미분 사각형(h5)을 중심으로 방사형으로 흘러내리지만, 중심의 미분 사각형(h5)에서 직각방향(h2, h4, h6, h8)의 흘러내림(31)과 사선방향(h1, h3, h7, h9)의 흘러내림(32)에 의해 흘러내린 분체원료(23)의 양은 다르다. 즉, 실제의 경우는 원뿔형태로 주변으로 흘러내리는 반면, 본 발명은 편의를 위해 9개의 사각형(h1~h9)의 사이의 흘러내림을 모델링 하였기 때문이다.Thus, as shown in FIG. 5 (b), in order to limit the mathematical model of the flow down 31 and 32 of the powder raw material 23 between the square pillars 23b, nine different quadrangles 23a; h 1 to h 9 ) are set as one unit basic cell 30. The basic cell 30 has a total of eight differential squares h 1 to h 4 and h 6 to h 9 around one of the differential squares h 5 in the center. 23) flows in descending (31, 32) is a center differential square (h 5) the center only to seep radially, perpendicular direction on the differential square (h 5) of the center (h 2, a h 4, h 6, h 8 ), the amount of the powder raw material 23 flowed down by the flow down 31 in the flow direction 31 and the flow down 32 in the diagonal directions h 1 , h 3 , h 7 , and h 9 is different. In other words, in the case of the actual case flows down to the periphery, while the present invention modeled the flow between the nine rectangles (h 1 ~ h 9 ) for convenience.
따라서, 본 발명의 모델링을 실제와 근사하게 하기 위해 가중치를 두었다. 도 5의 (b)에서, 가운데 미분 사각형(23a)의 면적을 1배라 하면, 가운데 미분 사각형(23a)에서 직각방향으로 흘러내림(31)의 면적(31')은 0.9716배이고, 사선방향으로 흘러내림(32)의 면적(32')은 0.5455배의 가중치를 가진다. 그럼으로써, 실제와 가까운 적재 메카니즘이 표현될 수 있다.Therefore, weights are given to approximate the modeling of the invention. In FIG. 5B, when the area of the center differential quadrangle 23a is 1 time, the area 31 'of the flow 31 in the right angle direction in the center differential quadrangle 23a is 0.9716 times and flows in the diagonal direction. The area 32 'of the lowering 32 has a weight of 0.5455 times. In this way, a loading mechanism close to reality can be expressed.
아래에서는 기본 셀(30)에서 분체원료(23)의 흘러내림에 관한 수식유도방법에 대하여 설명하겠다.Hereinafter, the formula induction method for the flow of the powder raw material 23 in the basic cell 30 will be described.
도 5의 (c)에서 각각의 사각기둥(23b)들은 모여서 빈(1)내의 분체원료(23)의 3차원 적재를 형성한다. 경사각이 안식가보다 크면 분체원료(23)는 흘러내리고, 경사각이 안식가보다 작으면 분체원료(23)는 흘러내리지 않는다.In FIG. 5C, each of the square pillars 23b is gathered to form a three-dimensional stack of the powder raw material 23 in the bin 1. When the inclination angle is larger than the rest, the powder raw material 23 flows down, and when the inclination angle is smaller than the rest, the powder raw material 23 does not flow.
한편, 도 6은 분체원료(23)를 미분한 사각기둥(h2, h5, h8)의 경사각을 나타낸다. 미분된 사각형(h5)과 주변의 사각형(h2, h8)을 비교하여, 그 높이의 차이에 의해 발생하는 경사각(θ1, θ2)이 안식각보다 크면 불안정하게 되여 분체원료(23)가 흘러내린다고 모델링할 수 있다.6 shows the inclination angles of the square columns h 2 , h 5 , and h 8 in which the powder raw material 23 is finely divided. Comparing the finely divided rectangle (h 5 ) and the surrounding rectangle (h 2 , h 8 ), if the inclination angle (θ 1 , θ 2 ) caused by the difference in height is larger than the angle of repose, the powder material (23) Can be modeled as
미분 사각형(h5)과 주변의 미분 사각형(h2, h8)사이의 경사각이 각각 θ1, θ2라고 한다면, θ1과 θ2가 안식각보다 크면, 그 사각기둥(23b)의 분체원료(23)는 흘러내린다. 흘러내릴 때를 "1"로 판정하고, 흘러내리지 않는 경우를 "0"으로 판정하여 미분 사각형(h5)과 주변의 미분 사각형(h2, h8)사이의 흘러내림 관계를 데이터 베이스에 보관한다.If the inclination angle between the differential square (h 5 ) and the surrounding differential squares (h 2 , h 8 ) is θ 1 and θ 2 , respectively, if θ 1 and θ 2 are larger than the angle of repose, the powder raw material of the square pillar 23b 23 flows down. It is determined that when it flows down as "1", and when it does not flow down as "0", the flow relationship between the differential rectangle (h 5 ) and the surrounding differential rectangle (h 2 , h 8 ) is stored in the database. do.
도 7에 도시된 바와 같이, (a)는 초기에 분체원료(23)가 적재되면서 흘러내림을 개략적으로 나타내며, (b)는 시간이 경과하여 분체원료(23)의 경사각(θ1, θ2)이 안식각의 이하로 되면서 흘러내림(31, 32)이 멈춘상태를 나타내었다.As shown in FIG. 7, (a) schematically shows the flow down as the powder raw material 23 is initially loaded, and (b) indicates the inclination angles θ 1 and θ 2 of the powder raw material 23 over time. ) Is below the angle of repose, indicating that the flow down (31, 32) has stopped.
수학식 1은 초기에 적재되면서 흘러내리던 분체원료(23)가 시간이 경과하여 경사각(θ1, θ2)이 안식각보다 작아져 흘러내지 않는 상태로 변화하는 것을 수식으로 나타낸다.Equation (1) shows that the powder raw material 23 that was flowing down while being initially loaded changes over time as the inclination angles θ 1 and θ 2 become smaller than the angle of repose as time passes.
여기에서, hallE는 최종상태의 기본 셀의 높이의 합이고, h5E는 최종상태의 가운데 사각형의 높이이고, m1은 각 방향 흘러내림이 가능한 사각형의 개수이고, m2는 사선방향 흘러내림이 가능한 사각형 개수이며, hrem은 흘러내리지 않는 사각형의 개수이다.Here, h allE is the sum of the heights of the basic cells in the final state, h 5E is the height of the center rectangle in the final state, m1 is the number of squares that can flow in each direction, and m2 is the diagonally flowable. The number of squares, h rem is the number of squares that will not flow down.
이런 수학식 1을 정리하면 수학식 2와 같이 된다.Equation 1 is summarized as Equation 2.
수학식 2의 h5E에 대해서는 수학식 3과 같다.For h 5E of Equation 2 is equal to Equation 3.
최종적으로 h5E가 계산되면 나머지 사각형의 최종값(h1E~h4E, h6E~h9E)은 h5E에안식각을 고려한 차이값(Dh1, Dh2)을 가감하여 계산한다. 이 때, 흘러내릴 경우 "1"로, 흘러내리지 않는 경우는 "0"으로 판정한 미분 사각형(h5)과 주변의 미분 사각형(h2, h8)사이의 흘러내림 관계를 데이터 베이스를 이용하여 가감하여 새로운 형상정보를 얻는다.Finally, when h 5E is calculated, the final values of the remaining squares (h 1E ~ h 4E , h 6E ~ h 9E ) are calculated by adding or subtracting the difference values Dh 1 and Dh 2 considering the angle of repose on h 5E . At this time, the database uses the flow relationship between the differential rectangle (h 5 ) and the surrounding differential rectangles (h 2 , h 8 ) determined as "1" if it flows down and "0" if it does not flow. To obtain new shape information.
아래에서는, 3차원 형상의 계산 로직에 대하여 설명하겠다.In the following, the calculation logic of the three-dimensional shape will be described.
기본 셀(30)에 대한 수식연산을 빈(1) 내에 포함된 모든 셀(30)에 대하여 확장 적용하여 컴퓨터에서 매 순간 반복하여 계산한다. 빈(1)이 비워졌을 때부터 시작하여 가득차게 되는 높이까지 매순간 새로운 3차원 형상정보를 얻기 위하여 전산모사를 수행하고 약 10cm 높이 단위로 빈(1)의 3차원 형상에 대한 전산모사 결과를 데이터베이스에 저장한다. 그리고, 이 데이터베이스를 이용하여 3개의 센서(3, 5)의 설치위치와 전산모사된 분체원료의 표면(3차원 형상정보)까지의 거리를 계산하여 이론적으로 측정 가능한 레벨값을 계산한 후에 3차원 형상 정보와 함께 데이터베이스에 보관한다.The calculation operation for the basic cell 30 is extended to all the cells 30 included in the bin 1, and is repeatedly calculated at the computer every moment. In order to obtain new three-dimensional shape information every time from the time when the bin (1) is empty to the full height, a computer simulation is performed and the results of the computer simulation of the three-dimensional shape of the bin (1) in units of about 10 cm height are displayed. Store in Using this database, the distance between the installation positions of the three sensors (3, 5) and the surface (three-dimensional shape information) of the computerized powder raw material is calculated, and then the theoretically measurable level value is calculated. Store in database with configuration information.
그러면, 실제 빈(1) 내에 분체원료(23)를 적재 및 배출할 때, 분체원료(23)의 3차원 형상에 대한 수학적 모델은 매 순간 측정되는 3개의 분체원료(23)의 레벨값을 데이터베이스에 보관된 이론적인 레벨값과 비교하여 가장 근접했을 때와 일치하는 형상으로 예측한다.Then, when loading and discharging the powder raw material 23 in the actual bin 1, the mathematical model for the three-dimensional shape of the powder raw material 23 is a database of the level values of the three powder raw materials (23) measured every moment Compared to the theoretical level stored in, predicted with the shape closest to the closest.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 분체원료의 3차원 적재측정방법은빈 내에 포인트센서 3개를 설치하여 적재되는 분체원료를 측정함으로 고가의 3차원 형상을 측정하는 센서를 사용하지 않고도 빈 내에 적재된 분체원료의 양을 측정할 수 있다는 장점이 있다.As described in detail above, the three-dimensional loading measurement method of the powder raw material of the present invention is installed in the bin without measuring the expensive three-dimensional shape by installing three point sensors in the bin to measure the raw material loaded The advantage is that the amount of powder raw material can be measured.
이상에서 본 발명의 분체원료의 3차원 적재측정방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the three-dimensional loading measurement method of the powder raw material of the present invention has been described with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiments of the present invention and not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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