KR100806737B1 - 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템 - Google Patents

위치보정을 위한 경로변화 감지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피에스디회로부를 이용하여 이동하면서 작업을 수행하는 이동장치의 경로이탈 시 이를 감지하고 보정하는 경로변화 감지시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 일정 경로에 따라 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 광조사부를 장착하고 이를 수광하는 광학모듈을 배치하여 이동장치가 설정경로 상을 미세하게 이탈하더라도 이를 감지하여 이탈된 경로를 보정할 수 있는 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 일정한 경로상을 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 있어서, 상기 이동장치상에 장착되어 광을 조사하는 광조사부와; 상기 광조사부로부터 조사되는 광을 수광하여 경로상에 이동장치가 이탈할 경우 감지하는 광학모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 광학모듈은 광학모듈 내,외부가 연통되는 관통홀에 장착되며 광조사부로부터 조사되는 광이 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈를 통과한 광이 입사되는 제 2렌즈와, 상기 제 2렌즈의 후방부에 배치되며 제 2렌즈에서 출사되는 광이 입사되되 입사되는 위치를 감지함에 따라 이동장치의 경로 이탈 유무를 판별하는 피에스디회로부가 내장되어 구성되되, 상기 피에스디회로부는 제 1렌즈와 제 2렌즈로 구성되는 광학계의 출사동에 위치하여 정확한 위치 감지도를 증대시키고 오차가 발생되지 않는 입사광의 입사각 범위를 증대시킨다.
위치보정, PSD, 위치감지센서, 경로이탈, 광학모듈

Description

위치보정을 위한 경로변화 감지시스템{route monitoring system for compensating a location}
도 1은 본 발명에 따른 경로변화 감지시스템을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 광학모듈을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 제 1렌즈와 제 2렌즈로 구성되어 피에스디회로부에 위치변화가 감지되는 과정을 나타내는 도면.
도 4는 종래의 광학계 형태를 나타내는 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이동장치 101 : 광조사부
110 : 제 1렌즈 120 : 광속분리기
130 : 핀홀스톱 140 : 대역필터
150 : 엔디필터(ND필터) 160 : 제 2렌즈
170 : 피에스디회로부 200 : 광학모듈
300 : 제어부
본 발명은 피에스디(Position Sensitive light Detector)회로부를 이용하여 이동하면서 작업을 수행하는 이동장치의 경로이탈 시 이를 감지하고 보정하는 경로변화 감지시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 일정 경로에 따라 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 광조사부를 장착하고 이를 수광하는 광학모듈을 배치하여 이동장치가 설정경로 상을 미세하게 이탈하더라도 이를 감지하여 이탈된 경로를 보정할 수 있는 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템에 관한 것이다.
용접작업에는 여러 가지 종류가 있으며, 수동작업에서는 작업자의 숙련 정도에 따라 용접부위의 양측이 상이하여 제품의 품질에 많은 차이를 나타내는 것이 보통이다. 따라서, 작업자의 숙련 정도에 상관없이 항상 일정한 용접품질을 유지할 수 있도록 자동용접장치들이 개발되었으며 최근에는 지정된 속도와 방향으로 주행 되면서 용접작업을 수행하는 자동용접주행장치들이 사용되고 있다.
이러한 자동용접주행장치의 경우 자동화 설비에 따라 일정한 설정 경로상으로 용접이 진행되는데, 오래된 공장시설의 노후된 생산라인의 경우 용접 경로상에 일정 거리가 이탈되어 용접작업의 불량이 발생되는 문제가 있다.
이를 개선하기 위해 작업자가 수동으로 이를 감지하여 작동을 멈춘 후 오작동의 원인을 살펴 재작동하였으나, 이러한 오작동 감지 시스템의 경우 별도의 인력이 필요하여 공수가 증대되고, 실시간으로 확인하기가 어려울 뿐만아니라 작업 시간 및 불량률이 높아지는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 피에스디 회로를 도 4와 같이 광학계의 촛점이 맺히는 곳에 배치하여 결과적으로 상의 각도변화에 따라 결과치가 달라지므로 본 발명과 같은 분야에서 사용되기 어려운 점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 일정 경로에 따라 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 광조사부를 장착하고 이를 수광하는 광학모듈을 배치하여 이동장치가 설정경로 상을 미세하게 이탈하더라도 이를 감지하여 이탈된 경로를 보정할 수 있는 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 피에스디를 광학계의 출사동에 배치하여 위치변화 측정시 입사각의 변화에도 동일한 값이 측정되도록 하는 것에 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 일정한 경로상을 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 있어서, 상기 이동장치상에 장착되어 광을 조사하는 광조사부와; 상기 광조사부로부터 조사되는 광을 수광하여 경로상에 이동장치가 이탈할 경우 감지하는 광학모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 광학모듈은 광학모듈 내,외부가 연통되는 관통홀에 장착되며 광조사부로부터 조사되는 광이 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈를 통과한 광이 입사되는 제 2렌즈와, 상기 제 2렌즈의 후방부에 배치되며 제 2렌즈에서 출사되는 광이 입사되되 입사되는 위치를 감지함에 따라 이동장치의 경로 이탈 유무를 판별하는 피에스디회로부가 내장되어 구성되되, 상기 피에스디회로부는 제 1렌즈와 제 2렌즈로 구성되는 광학계의 출사동에 위치하여 사각으로 입사하는 레이저의 위치변 화도 오차없이 측정하게 된다.
여기서 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈 간에는 광의 입사경로를 변화시키는 광속분리기 또는 반사경과, 주변광을 차단하기 위한 핀홀스톱 및 대역필터가 더 설치됨이 바람직하며, 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈 간에는 광출력이 높은 광의 입사에 따라 피에스디회로부의 손상을 방지하기 위해 광출력을 줄이는 엔디필터가 더 설치됨이 바람직하다.
또한 상기 피에스디회로부와 연결되어 피에스디회로부의 광검출데이터를 전송받아 이동장치의 위치변화를 감지하며 위치변화가 감지될 경우 목적하는 경로로 이동장치가 위치되도록 위치 측정값을 장치로 전송하는 제어부가 더 포함된다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 경로변화 감지시스템에 대하여 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 경로변화 감지시스템을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 광학모듈을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제 1렌즈와 제 2렌즈로 구성되어 피에스디회로부에 위치변화가 감지되는 과정을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면 본 발명은 크게 상기 이동장치(100)상에 장착되어 광을 조사하는 광조사부(101)와, 상기 광조사부(101)로부터 조사되는 광을 수광하여 경로상에 이동장치(100)가 이탈할 경우 감지하는 광학모듈(200)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 광학모듈(200)에는 광학모듈(200) 내,외부가 연통되는 관통홀 에 장착되며 광조사부(101)로부터 조사되는 광이 입사되는 제 1렌즈(110)와, 상기 제 1렌즈(110)를 통과한 광이 입사되는 제 2렌즈(160)와, 상기 제 1렌즈(110) 및 제 2렌즈(160)로 이루어지는 광학계의 출사동에 위치하여 광의 입사위치 변화를 감지함에 따라 이동장치(100)의 경로 이탈 유무를 판별하는 피에스디회로부(170)로 구성된다.
상기 이동장치(100)는 본 실시 예에서 용접기 또는 용접로봇을 그 대상으로 하였으나, 일정한 설정경로를 이동하여 작업을 수행하는 모든 이동장치(100)에 적용될 수 있음은 물론이다.
이러한 이동장치(100) 상에는 레이저 등의 광을 조사하는 광조사부(101)가 설치되어 이동장치(100)가 일정 경로를 따라 이동할 시에 후술될 광학모듈(200)로 빛을 조사하여 이동장치(100)의 이동경로가 적정한지 판별할 수 있도록 구비된다.
한편 광학모듈(200)은 상기 광조사부(101)로부터 조사되는 광이 입사되어 이동경로의 적정여부를 판별할 수 있도록 해주는데, 이러한 광학모듈(200)은 제 1렌즈(110)와 제 2렌즈(160) 및 피에스디회로부(170)로 이루어진다.
도 3에서 도시된 바와 같이 상기 제 1렌즈(110)로 광조사부(101)의 광이 입사되어 제 2렌즈(160)로 진행하고, 제 2렌즈(160)를 통과한 광은 상기 피에스디회로부(170)에 조사된다.
상기 피에스디회로부(170)는 광의 조사위치를 정확하게 감지할 수 있는 광의 위치감지센서(PSD sensor)로서 본 발명의 가장 큰 특징은 상기 피에스디회로부(170)가 제 1렌즈(110) 및 제 2렌즈(160)로 이루어지는 광학계의 출사동 지점에 위치하는 것이다.
출사동은 일반적으로 개구 조리개의 상공간에서의 상으로 예를 들면 사진 렌즈에서는 개구 조리개에서 후방에 있는 광학계에 의해서 만들어지는 조리개의 상이 된다. 망원경 또는 현미경의 접안렌즈에서 출사동의 위치를 안점이라 하며, 이러한 출사동은 일반적인 공지 사실이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 광학계의 출사동 외의 지점에 피에스디회로부(170)가 위치할 경우 이동장치가 경로 상을 이탈하여 광의 조사위치가 변경될 경우 이를 민감하게 감별할 수 없을 뿐만아니라 입사광의 입사각에 따라 오차가 발생하여 정확한 위치변화량 감지가 어려워짐에 따라 보정하기 위한 정확한 위치이동값의 산출 또한 어려워지게 되는 것이다.
본 발명은 아주 미세한 이동경로 이탈하더라도 이를 정확하게 감지할 수 있도록 하고 오차가 발생하지 하는 입사광의 입사각의 한계범위 또한 증대시켜 오차가 발생하지 않게 하는 것이므로 이를 위해서는 상기와 같이 피에스디회로부(170)가 광학계의 출사동에 배치되는 것이 무엇보다 중요하다.
용접기나 용접로봇 등이 일정 경로상으로 자동적으로 작업을 수행하는 경우에 있어서 경로이탈이 미세하게 감지된 시점에서 이를 감지하여 위치 보정 또는 작업중단이 이루어지게 됨에 따라 오작업을 방지할 수 있게 해준다.
이는 상기에서 출사동에 위치하지 않아 이동장치에 탑재된 광조사부(101)가 위치변화 외에 일정한 경사각을 갖고 이동할 경우에 이탈 감지 오차가 커지게 됨으로 오작업이 진행된 후에 이를 감지하므로 실질적으로 오작업 방지에는 적합하지 않기 때문에 오작업의 방지 및 이동장치의 목적 위치 보정을 위해서는 상기 광학계의 출사동 지점에 피에스디회로부(170)가 배치되는 구성이 필수적이다.
한편 상기 제 1렌즈(110)와 제 2렌즈(160) 간에는 주변광 등 노이즈를 제거하기 위해 핀홀스톱(130) 및 대역필터(140)이 설치됨이 바람직하고, 제 1렌즈(110)와 제 2렌즈(160) 간의 직경거리로 인해 광학모듈(200)의 길이가 길어지는 것을 방지하기 위해 진행경로를 일정각도 변경시키는 광속분리기(120) 또는 반사경이 설치될 수 있다.
또한 상기 제 2렌즈(160)의 전방부에는 피에스디회로부(170)가 광출력이 높은 광이 입사되어 파손되는 것을 방지하기 위해 제 2렌즈의 입사광량을 전파장 대역에 걸쳐서 균등하게 감소시키는 엔디필터(150, ND filter)가 설치된다.
한편 상기 제어부(300)는 피에스디회로부(170)와 연결되어 광 조사위치의 변화에 관한 광검출데이터를 전송받아 이동장치(100)의 위치변화여부를 판별하며 위치변화가 감지될 경우 목적하는 경로로 이동장치(100)가 위치되도록 위치 측정값을 장치로 전송한다.
상기 위치 측정값은 이동장치(100)에 별도로 마련되는 구동부로 전송되어 구동부의 작동을 통해 이동장치(100) 위치가 보정됨은 물론이다.
이러한 위치보정에 관한 것은 공지된 구성이므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 일정 경로에 따라 이동하여 작업을 수행하는 이동장치에 광조사부를 장착하고 이를 수광하는 광학모듈을 배치하여 이동장치가 설정경로 상을 미세하게 이탈하더라도 이를 감지하여 이탈된 경로를 보정할 수 있다.
또한 제 2렌즈의 출사동 위치에 피에스디회로부를 배치하여 미세한 경로이탈에도 정확한 감지가 가능하게 됨은 물론 피에스디회로부로 입사되며 오차가 발생되지 않는 입사광의 입사각 범위가 증대되어 이동장치의 라인 구축시 보다 용이하게 설계할 수 있으며, 이동장치에 탑재된 광조사부가 위치변화 외에 일정한 경사각을 갖고 이동할 경우에도 정확한 위치변화 및 그 정도를 감지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 경로를 따라 이동하며 작업을 수행하는 이동장치에 장착된 광조사부와;
    상기 광조사부로부터 조사되는 광을 수광하여 이동장치의 이탈경로를 감지하는 광학모듈을 포함하여 이루어지며,
    상기 광학모듈은 내,외부가 연통되는 관통홀에 장착되며 광조사부로부터 조사되는 광이 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈를 통과한 광이 입사되는 제 2렌즈와, 상기 제 2렌즈의 후방부에 배치되어 제 2렌즈에서 출사되는 광의 입사위치를 감지함으로써, 이동장치의 경로이탈 유무를 판별하는 피에스디회로부를 포함하되,
    상기 피에스디회로부는 제 1렌즈와 제 2렌즈로 구성되는 광학계의 출사동에 위치되고, 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈 사이에는 광출력에 의한 피에스디회로부의 손상을 방지하기 위해 광출력을 줄이는 엔디필터를 포함하여 구성된, 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1렌즈와 제 2렌즈 간에는 광의 입사경로를 변화시키는 광속분리기 또는 반사경과, 주변광을 차단하기 위한 핀홀스톱 및 대역필터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 피에스디회로부와 연결되어 피에스디회로부의 광검출데이터를 전송받아 이동장치의 위치변화를 감지하며 위치변화가 감지될 경우 목적하는 경로로 이동장치가 위치되도록 보정제어신호를 장치로 전송하는 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 위치보정을 위한 경로변화 감지시스템.
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