KR101090271B1 - Apparatus for detecting line position using optical detecting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1×2 또는 2×2 등과 같은 다중 포토셀을 사용하여 대상물의 위치를 파악할 수 있도록 하는 광 검출소자를 이용한 선위치 검출장치에 관한 것으로서, 본 발명은 광검출소자를 이용하여 선위치를 검출하는 검출장치에 있어서, 선위치 감지 영역에 일정 간격 이격된 지점에 일정 회전각을 상태로 구비되는 다중 셀을 설치하고, 상기 다중셀을 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 선위치 검출부; 상기 선위치 검출부의 다중 셀로부터 입력되는 아날로그 선위치 검출신호를 증폭하여 출력하는 계측용 증폭부; 상기 아날로그 선위치 검출신호를 디지털 선위치 검출신호로 각각 변환하여 출력하는 A/D 컨버터를 내부에 구비하고 있으며, 상기 A/D 컨버터에 의해 변환된 디지털 선위치 검출신호들을 입력받아 그 값을 비교하여 선의 굵기를 판단하고, 판단된 선의 굵기에 따라 상기 디지털 선위치 검출신호의 차 또는 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러; 상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력되는 디지털 선위치 판단신호를 아날로그 선위치 판단신호로 변환하는 D/A 컨버터; 및 상기 아날로그 선위치 판단신호를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a line position detection apparatus using a light detection element that can determine the position of the object using multiple photocells, such as 1 × 2 or 2 × 2. A detection apparatus comprising: a line position detector configured to install a multi-cell having a predetermined rotational angle at a point spaced at a predetermined interval in a line position detection region, and detect a position of a line displayed on an object using the multi-cell; A measurement amplifier for amplifying and outputting an analog line position detection signal input from multiple cells of the line position detection unit; An A / D converter is provided inside to convert the analog line position detection signal into a digital line position detection signal, respectively, and the digital line position detection signals converted by the A / D converter are received and compared. A microcontroller for determining the thickness of the line, calculating a difference or a sum of the digital line position detection signal according to the determined thickness of the line, and then determining the position of the line using the calculated value; A D / A converter for converting a digital line position determination signal output from the microcontroller into an analog line position determination signal; And an amplifier for amplifying and outputting the analog line position determination signal.
선위치, 검출, 다중셀, CCD 센서, CDS 센서 Position, Detection, Multicell, CCD Sensor, CDS Sensor
Description
본 발명은 광 검출소자를 이용한 선위치 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a line position detection device using a light detection element.
보다 상세하게는 1×2 또는 2×2 등과 같은 다중 포토셀을 사용하여 대상물의 위치를 파악할 수 있도록 하는 광 검출소자를 이용한 선위치 검출장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a line position detecting apparatus using a light detecting element that can identify a position of an object using multiple photocells such as 1x2 or 2x2.
종래 기술에 따른 선위치 검출 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 대상물의 검지부에 일반적인 1×2 포토셀을 수직으로 세워 일정 거리 이격된 점에 위치하여 선을 감지하는 방법이 수행되고 있다.In the line position detecting apparatus according to the related art, as shown in FIG. 1, a general 1 × 2 photocell is placed vertically on a detection unit, and a method of detecting a line is located at a predetermined distance apart from each other.
상기 종래 기술에 따른 선위치 검출 장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 선위치 검출장치의 선위치 감지 영역에 일정 간격 이격된 지점에 1×2 포토셀을 수직으로 설치하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 선위치 검출부(10) 와, 상기 선위치 검출부(10)의 2개의 셀로부터 입력되는 아날로그 선위치 검출신호를 디지털 선위치 검출신호로 각각 변환하여 출력하는 A/D 컨버터(20)와, 상기 2개의 디지털 선위치 검출신호를 입력받아 그 값을 비교하고, 그 차를 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러(30)로 구성된다.The line position detection apparatus according to the prior art, as shown in FIGS. 2 to 4, vertically install a 1 × 2 photocell at a point spaced apart at a predetermined interval in the line position detection region of the line position detection apparatus, so that A line
상기 선위치 검출부(10)는 포토다이오드, 포토트랜지스터, CDS를 이용한 센서 중 하나를 이용하여 구현한다.The
상기와 같이 구성된 선위치 검출장치의 작용에 대해 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the line position detection device configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
먼저 선위치 검출부(10)로 선위치가 표시된 대상물이 통과하는 경우 선위치 검출부(10)는 대상물에 표시된 선을 통해 입사되는 광을 1×2 포토셀로 수신받아 아날로그 선위치 검출신호를 A/D 컨버터(20)로 출력한다. 이때 선위치 검출부(10)에 구비되는 포토셀과 선의 관계는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같다.First, when an object marked with a line position passes through the
그러면 A/D 컨버터(20)는 상기 1×2 포토셀로부터 수신받은 아날로그 선위치 검출신호를 각각 디지털 선위치 검출신호로 변환하여 마이크로 컨트롤러(30)로 출력하고, 마이크로 컨트롤러(30)는 상기 A/D 컨버터(20)로부터 입력되는 1×2 포토셀을 통해 입력되는 2개의 디지털 선위치 검출신호를 비교하고 차를 산출한 후 그 차를 이용하여 선위치를 검출한다.Then, the A /
그러나 종래 기술에 따른 선위치 검출장치의 경우 라인이 정중앙에 있을 경우와 라인이 없을 경우 모두 같은 레벨의 출력신호를 출력하기 때문에 감지물인 선의 위치를 정확하게 검출할 수 없다는 문제점이 있다.However, the line position detection apparatus according to the prior art has a problem in that the position of the line, which is a sensing object, cannot be accurately detected because the output signal of the same level is output when both the line is in the center and when there is no line.
본 발명은 1×2 또는 2×2 등과 같은 포토셀을 사용하여 대상물의 위치를 파악할 수 있도록 하는 광 검출소자를 이용한 선위치 검출장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a line position detecting apparatus using a light detecting element that can detect a position of an object by using a photocell such as 1 × 2 or 2 × 2.
즉, 1×2와 같은 포토셀인 경우 감지영역에 대해 중첩되는 영역이 발생하므로 라인의 유무를 좀 더 정확하게 판단할 수 있으며, 2×2와 같은 포토셀인 경우 좌우 및 상하 영역을 모두 감지 영역으로 확보할 수 있도록 하여 라인의 위치를 보다 정확하게 구별해 낼 수 있도록 한다.That is, in the case of a photocell such as 1 × 2, an overlapping area is generated for the sensing area, so it is more accurate to determine the presence or absence of lines. It is possible to identify the position of the line more precisely so that it can be secured.
또한, 본 발명은 셀을 수직으로 세워서 구비시키지 않고 약간의 경사각을 주어 사선으로 세워서 구비시켜 어떠한 상황에서도 라인이 감지 영역 내에 있을 경우 2개 또는 4개 셀의 출력값의 변화를 감지하여 라인의 위치를 추적할 수 있도록 하는 광검출 소자를 이용한 선위치 검출장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide a slight inclination angle without the cell to stand vertically, provided in a diagonal line to detect the change in the output value of the two or four cells when the line is in the sensing area under any circumstances to determine the position of the line It is an object of the present invention to provide a line position detection apparatus using a photodetecting device capable of tracking.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 광검출소자를 이용하여 선위치를 검출하는 검출장치에 있어서, 선위치 감지 영역에 일정 간격 이격된 지점에 일정 회전각을 상태로 구비되는 다중 셀을 설치하고, 상기 다중셀을 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 선위치 검출부; 상기 선위치 검출부의 다중 셀로부터 입력되는 아날로그 선위치 검출신호를 증폭하여 출력하는 계측용 증폭부; 상기 아날로그 선위치 검출신호를 디지털 선위치 검출신호로 각각 변환하여 출력하는 A/D 컨버터를 내부에 구비하고 있으며, 상기 A/D 컨버터에 의해 변환된 디지털 선위치 검출신호들을 입력받아 그 값을 비교하여 선의 굵기를 판단하고, 판단된 선의 굵기에 따라 상기 디지털 선위치 검출신호의 차 또는 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러; 상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력되는 디지털 선위치 판단신호를 아날로그 선위치 판단신호로 변환하는 D/A 컨버터; 및 상기 아날로그 선위치 판단신호를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object, in the detection device for detecting the position of the line using the photodetecting device, provided with a predetermined rotation angle at a point spaced apart a predetermined interval in the position detection area A line position detection unit for installing a multi-cell and detecting a position of a line displayed on an object using the multi-cell; A measurement amplifier for amplifying and outputting an analog line position detection signal input from multiple cells of the line position detection unit; An A / D converter is provided inside to convert the analog line position detection signal into a digital line position detection signal, respectively, and the digital line position detection signals converted by the A / D converter are received and compared. A microcontroller for determining the thickness of the line, calculating a difference or a sum of the digital line position detection signal according to the determined thickness of the line, and then determining the position of the line using the calculated value; A D / A converter for converting a digital line position determination signal output from the microcontroller into an analog line position determination signal; And an amplifier for amplifying and outputting the analog line position determination signal.
상기 선위치 검출부의 다중셀의 회전각은 90°/(2n)인 것이 바람직하다. 여기서 n은 셀의 개수를 의미한다.Preferably, the rotation angle of the multiple cells of the position detection unit is 90 ° / (2n). N is the number of cells.
상기 선위치 검출부의 1개의 셀을 n×m의 배열로 배열할 때 가로 및 세로 등간격의 그리드 상에 90°/(2n)의 사선을 형성시키고, 세로선과 사선의 교점 상에 셀을 형성시키는 것이 바람직하다. 여기서 n은 셀의 개수를 의미한다.When arranging one cell of the line position detecting unit in an array of n × m, 90 ° / (2n) diagonal lines are formed on a grid of horizontal and vertical equal intervals, and cells are formed on an intersection of vertical lines and diagonal lines. It is preferable. N is the number of cells.
상기 마이크로 컨트롤러는, 선굵기를 판단한 결과 선굵기가 1mm 이하로 판단되는 경우 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 차를 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 검출하고, 선굵기가 1mm 이상으로 판단되는 경우 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.The microcontroller compares the digital line position detection signals inputted from neighboring cell blocks when the line thickness is determined to be 1 mm or less, calculates the difference, and uses the calculated value to determine the line position. When the line thickness is determined to be 1 mm or more, the digital line position detection signals inputted from neighboring cell blocks are compared, the sum is calculated, and the line positions are detected using the calculated values.
본 발명에서 2×2 다중셀로 이루어진 선위치 검출부를 통해 감지되는 선의 굵기가 감지영역의 50%일 때 감지영역으로 선 굵기가 50%이하이면 마이크로 컨트롤러는, 다중셀의 1-3 영역 간의 차신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 검출하고, 선이 감지 영역을 벗어날 경우 0-2 영역간의 합신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 감지한다. 이때 선의 감지 영역에서는 최대, 최소값을 출력하고, 선이 감지 영역을 벗어날 경우 최대, 최소값을 유지하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the thickness of the line detected through the line position detection unit composed of 2 × 2 multicells is 50% of the detection area, if the line thickness is 50% or less, the microcontroller determines the difference between the 1-3 areas of the multicell. The position of the line is detected by calculating the position of the line by the signal, and if the line is out of the sensing area, the position of the line is detected by calculating the position of the line by the sum signal between 0-2 regions. At this time, the maximum and minimum values are output in the sensing area of the line, and the maximum and minimum values are maintained when the line is out of the sensing area.
본 발명에서 2×2 다중셀로 이루어진 선위치 검출부를 통해 감지되는 선의 굵기가 감지영역의 100%인 경우 선 굵기가 감지영역의 50% 이상이면 마이크로 컨트롤러는, 전체 영역의 비교 합으로 선위치를 산출하여 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the thickness of the line detected through the line position detection unit composed of 2 × 2 multicells is 100% of the detection area, when the line thickness is 50% or more of the detection area, the microcontroller determines the line position by the comparison sum of all areas. It is characterized by calculating and determining.
본 발명에서 2×2 다중셀로 이루어진 선위치 검출부를 통해 감지되는 선의 굵기가 감지영역의 150%인 경우 에지검출은 선굵기가 100%이상인 경우이므로 마이크로 컨트롤러는, 전체 신호에 대한 비교합으로 산출하여 선위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, if the thickness of the line detected through the line position detection unit consisting of 2 × 2 multicells is 150% of the detection area, the edge detection is a case where the line thickness is 100% or more, and thus, the microcontroller calculates a comparison sum of all signals. It is characterized by determining the line position.
본 발명의 다른 실시예는 광검출소자를 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 검출장치에 있어서, 상기 대상물에 표시된 선상으로 광을 방출시키는 광방출부와, 상기 광방출부를 통해 방출된 광을 입사받아 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 이미지 센서로 이루어진 선위치 검출부; 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 광방출부가 광을 방출할 수 있도록 구동시키는 광방출 구동부; 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 이미지 센서를 구동시키는 이미지 센서 구동부; 상기 선위치 검출부의 이미지 센서로부터 입력되는 아날로그 신호를 아날로그 신호로 출력하는 제 1 이미지 수신부와, 상기 선위치 검출부의 이미지 센서로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 출력하는 제 2 이미지 수신부와, 상기 광방출 구동부 및 이미지 센서 구동부로 제어신호를 출력하는 한편, 상기 제 1 이미지 수신부로부터 입력되는 아날로그 신호를 기준전압을 검출하고, 상기 제 2 이미지 수신부로부터 입력되는 디지털 신호를 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러; 및 상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력되는 디지털 선위치 검출신호를 아날로그 선위치 검출신호로 변환하는 출력회로부를 포 함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the present invention provides a detection apparatus for detecting the position of a line marked on an object by using a photodetector, comprising: a light emitting unit for emitting light on a line marked on the object; and a light emitted through the light emitting unit A line position detector comprising an image sensor that receives and detects the position of the line displayed on the object; A light emission driver for driving the light emitting unit to emit light in response to a control signal input from an outside; An image sensor driver for driving the image sensor in response to a control signal input from an outside; A first image receiver for outputting an analog signal input from the image sensor of the line position detector as an analog signal, a second image receiver for outputting an analog signal input from the image sensor of the line position detector as a digital signal, and the optical signal; While outputting a control signal to the emission driver and the image sensor driver, a reference voltage is detected from the analog signal input from the first image receiver, and the position of the line displayed on the object is determined using the digital signal input from the second image receiver. Judging microcontroller; And an output circuit unit for converting the digital line position detection signal output from the microcontroller into an analog line position detection signal.
상기 광방출부는 상기 이미지 센서와 대향되어 일정 간격 이격된 상태에서 일단부가 일체로 형성되어 있으며, 대상물에 표시된 선의 상부로 광이 방출되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.The light emitting part may be integrally formed at one end in a state in which the light emitting part is spaced apart from the image sensor at a predetermined interval, and may be configured to emit light to an upper portion of the line marked on the object.
상기 광방출부는 상기 이미지 센서와 대향되어 일정 간격 이격된 상태로 구비되고, 대상물에 표시된 선의 하부로 광이 방출되도록 구비되며, 상기 이미지 센서는, 상기 대상물을 투과하는 광을 입사받아 대상물의 선의 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.The light emitting part is provided to be spaced apart from the image sensor at a predetermined interval, and is provided so that light is emitted below the line displayed on the object, and the image sensor receives the light passing through the object and the position of the line of the object. It is characterized in that for detecting.
상기 선위치 검출부는, 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 일단부에 결합된 렌즈로 구성되며, 상기 광방출부는, 상기 렌즉 결합되는 통공부를 가지며, 상기 통공부를 중심으로 복수의 광원소자가 배열되는 것을 특징으로 하며, 상기 광방출부의 광원소자에 의해 방출되는 광은 상기 대상물의 선상부로 방출되고, 상기 선위치 검출부의 렌즈는 상기 선상부에 의해 반사되는 광을 입사받아 대상물의 선의 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.The line position detection unit may include an image sensor and a lens coupled to one end of the image sensor, and the light emitting unit may include a hole coupled to the lens, and a plurality of light source elements may be arranged around the hole. Characterized in that, the light emitted by the light source element of the light emitting unit is emitted to the linear portion of the object, the lens of the linear position detection unit receives the light reflected by the linear portion to detect the position of the line of the object It is characterized by.
상기 선위치 검출부는, 선이 표시되어 있는 대상물로 광을 방출시키고, 반사되는 광을 수신할 수 있도록 상기 대상물과 평행하게 구비되는 렌즈와, 상기 렌즈 가 고정 결합되는 케이스와, 상기 케이스 내측에 렌즈와 대향되도록 구비되는 전반사 프리즘과, 상기 전반사 프리즘을 통해 광이 상기 대상물로 방출될 수 있도록 케이스 내측에 구비되는 광방출부와, 상기 대상물에 의해 방출된 광이 반사되어 렌즈 및 상기 전반사 프리즘을 통해 입사되는 광을 검출할 수 있도록 상기 케이스 내측에 구비되는 이미지센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.The line position detection unit may emit a light to an object on which a line is displayed, and a lens provided in parallel with the object to receive the reflected light, a case in which the lens is fixedly coupled, and a lens inside the case. A total reflection prism provided to face the light source, a light emitting part provided inside the case so that light is emitted to the object through the total reflection prism, and the light emitted by the object is reflected to the lens and the total reflection prism. It is characterized by consisting of an image sensor provided inside the case to detect the incident light.
상기 선위치 검출부는, 선이 표시되어 있는 대상물로 광을 방출시키고, 반사되는 광을 수신할 수 있도록 상기 대상물과 평행하게 구비되는 렌즈와, 상기 렌즈에 밀착, 결합되는 펜타프리즘과, 상기 펜타프리즘 및 상기 렌즈를 통해 광이 상기 대상물로 방출될 수 있도록 상기 펜타프리즘의 하단부에 일정 거리 이격된 상태로 구비되는 광방출부와, 상기 광방출부와 상기 펜타프리즘을 사이에 두고 평행하게 대향되도록 구비되는 이미지센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.The line position detection unit includes a lens provided in parallel with the object to emit light to an object on which a line is displayed and to receive reflected light, a pentaprism closely coupled to the lens, and the pentaprism And a light emitting part provided at a predetermined distance from the lower end of the pentaprism so that light may be emitted to the object through the lens, and to face the light emitting part and the pentaprism in parallel. Characterized in that consisting of the image sensor.
본 발명은 1×2와 같은 포토셀인 경우 감지영역에 대해 중첩되는 영역이 발생하므로 라인의 유무를 좀 더 정확하게 판단할 수 있으며, 2×2와 같은 포토셀인 경우 좌우 및 상하 영역을 모두 감지영역으로 확보할 수 있도록 하여 라인의 위치를 보다 정확하게 구별해 낼 수 있도록 하는 효과가 있다.In the present invention, the overlapping area of the sensing area is generated in the case of a photocell such as 1 × 2, so that the presence or absence of a line can be more accurately determined. By securing the area, it is effective to distinguish the position of the line more accurately.
또한, 본 발명은 셀을 수직으로 세워서 구비시키지 않고 약간의 경사각을 주 어 사선으로 세워서 구비시켜 어떠한 상황에서도 라인이 감지 영역 내에 있을 경우 2개 또는 4개 셀의 출력값의 변화를 감지하여 라인의 위치를 추적할 수 있도록 하고 라인의 유무 또는 상황에 따른 감지가 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention is to provide a slight inclination angle to the vertical line rather than having the cell to stand vertically to detect the change in the output value of the two or four cells when the line is in the sensing area under any circumstances, the position of the line It can be used to track and detect whether there is a line or not.
이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
다중셀방식Multi Cell Method
본 발명에 따른 광검출소자를 이용한 선위치 검출장치는 선위치 감지영역에 일정 간격 이격된 지점에 일정 회전각을 상태로 구비되는 다중 셀을 설치하고, 상기 다중셀을 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 선위치 검출부(100)와, 상기 선위치 검출부(100)의 다중 셀로부터 입력되는 아날로그 선위치 검출신호를 증폭하여 출력하는 계측용 증폭부(200)와, 상기 아날로그 선위치 검출신호를 디지털 선위치 검출신호로 각각 변환하여 출력하는 A/D 컨버터를 내부에 구비하고 있으며, 상기 A/D 컨버터에 의해 변환된 디지털 선위치 검출신호들을 입력받아 그 값을 비교하여 선의 굵기를 판단하고, 판단된 선의 굵기에 따라 상기 디지털 선위치 검출신호의 차 또는 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러(300)와, 상기 마이크로 컨트롤러(300)로부터 출력되는 디지털 선위치 판단신호를 아날로그 선위치 판단신호로 변환하는 D/A 컨버터(400)와, 상기 아날로그 선위치 판단신호를 증폭하여 출력하는 증폭기(500)로 구성된다.The line position detecting apparatus using the photodetector according to the present invention is provided with a multi-cell provided with a predetermined rotation angle at a point spaced at a predetermined interval in the line position detecting region, and the position of the line displayed on the object using the multi-cell The linear
상기 선위치 검출부(100)는 포토다이오드, 포토트랜지스터, CDS를 이용한 센서 중 하나를 이용하여 구현한다. The line
상기 선위치 검출부(100)의 다중셀(1×2, 1×12, 2×2, 2×8 등)의 회전각은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 90°/(2n)이며, 여기서 n은 셀의 개수를 의미한다.The rotation angle of the multiple cells (1 × 2, 1 × 12, 2 × 2, 2 × 8, etc.) of the line
상기 선위치 검출부(100)의 1개의 셀을 n×m의 배열로 배열할 때 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 가로 및 세로 등간격의 그리드 상에 90°/(2n)의 사선을 형성시키고, 세로선과 사선의 교점 상에 셀을 형성시키는 것이 바람직하다.When arranging one cell of the line
도 11에 도시된 바와 같이 상기 세로선과 사선의 교점 상에 형성된 셀(2)과 상기 세로선과 대향하는 위치의 세로선에 형성된 상기 셀(1)의 관계는 y=xtanθ이며, 여기서, x는 셀(1)의 중심으로부터 하단의 세로선까지의 수직거리이며, y는 상기 셀(1)의 중심으로부터 좌측 또는 우측으로 이격된 거리이며, θ는 사선의 경사각이다.As shown in FIG. 11, the relationship between the
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 마이크로 컨트롤러(300)는 선의 굵기를 판단한 결과 선굵기가 1mm 이하로 판단되는 경우 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 차를 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 검출하고, 선굵기가 1mm 이상으로 판단되는 경우 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 감지한다.As shown in FIGS. 12 and 13, when the thickness of the line is determined to be 1 mm or less, the
도 14에 도시된 바와 같이 2×2 다중셀로 이루어진 선위치 검출부(100)를 통해 감지되는 선의 굵기가 감지영역의 50%일 때 감지영역으로 선 굵기가 50%이하이면 마이크로 컨트롤러(300)는 다중셀의 1-3 영역 간의 차신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 감지하고, 선이 감지영역을 벗어날 경우 0-2 영역간의 합신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 감지한다. 이때 선의 감지영역에서는 최대, 최소값을 출력하고, 선이 감지영역을 벗어날 경우 최대, 최소값을 유지한다.As shown in FIG. 14, when the line thickness detected by the line
도 15에 도시된 바와 같이 상기 선의 굵기가 감지영역의 100%인 경우 선 굵기가 감지영역의 50% 이상이면 마이크로 컨트롤러(300)는 전체 영역의 비교 합으로 선위치를 산출하여 감지하고, 선이 감지영역 내에 있을 경우 판별은 "1-0-0-0, 1-1-0-0, 1-1-1-0"를 이용하여 선위치를 감지한다.As shown in FIG. 15, when the thickness of the line is 100% of the detection area, when the line thickness is 50% or more of the detection area, the
도 16에 도시된 바와 같이 상기 선의 굵기가 감지영역의 150%인 경우 에지검출은 선굵기가 100%이상인 경우이므로 마이크로 컨트롤러(300)는 전체 신호에 대한 비교합으로 산출하여 선위치를 판단한다.As shown in FIG. 16, when the thickness of the line is 150% of the sensing area, the edge detection is the case where the line thickness is 100% or more, and therefore, the
상기와 같이 구성된 광검출소자를 이용한 선위치 검출장치에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the line position detection device using the light detection device configured as described above are as follows.
먼저 일측에 선이 표시된 대상물이 선위치 검출부(100) 상부로 통과되면, 선위치 검출부(100)는 선위치 감지 영역에 일정 간격 이격된 지점에 일정 회전각을 상태로 설치된 다중 셀을 이용하여 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하여 아날로그 선위치 검출신호를 계측용 증폭부(200)로 출력한다.First, when an object having a line displayed on one side passes through the line
그러면 계측용 증폭부(200)는 상기 아날로그 선위치 검출신호를 증폭하여 마이크로 컨트롤러(300)로 출력하고, 마이크로 컨트롤러(300)는 입력되는 아날로그 선위치 검출신호를 내부에 구비된 A/D 컨버터를 이용하여 디지털 선위치 검출신호로 각각 변환하여 그 값을 비교하고, 그 차 또는 그 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선의 위치를 판단한다.Then, the
이때 마이크로 컨트롤러(300)는 다양한 조건에 따라 선위치를 검출하는데, 그 다양한 조건에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.At this time, the
먼저 마이크로 컨트롤러(300)는 도 12에 도시된 바와 같이 인접 셀블록들로부터 선위치 검출신호를 입력받아 감지하고자 하는 선이 가는 선(1mm 이하)인지 굵은 선인지를 판단하고, 가는 선이라고 판단되는 경우 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 차를 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 판단한다.First, as illustrated in FIG. 12, the
한편, 마이크로 컨트롤러(300)는 선이 굵은 선(1mm 이상)으로 판단되는 경우 도 13에 도시된 바와 같이 이웃하는 셀 블록으로부터 입력되는 디지털 선위치 검출신호를 비교하고, 그 합을 산출한 후 산출된 값을 이용하여 선위치를 판단한다.On the other hand, when it is determined that the line is a thick line (1 mm or more), the
<선의 굵기가 감지영역의 50%인 경우><When the line is 50% of the detection area>
도 14에 도시된 바와 같이 2×2 다중셀로 이루어진 선위치 검출부(100)를 통해 감지되는 선의 굵기가 감지영역의 50%일 때 감지영역으로 선 굵기가 50%이하이면 마이크로 컨트롤러(300)는 다중셀의 1-3 영역 간의 차신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 판단하고, 선이 감지영역을 벗어날 경우 0-2 영역간의 합신호로 선의 위치를 산출하여 선의 위치를 판단한다. 이때 선의 감지영역에서는 최대, 최소값을 출력하고, 선이 감지영역을 벗어날 경우 최대, 최소값을 유지한다.As shown in FIG. 14, when the line thickness detected by the line
<선의 굵기가 감지영역의 100%인 경우><Wire thickness is 100% of detection area>
도 15에 도시된 바와 같이 상기 선의 굵기가 감지영역의 100%인 경우 선 굵기가 감지영역의 50% 이상이면 마이크로 컨트롤러(300)는 전체 영역의 비교 합으로 선위치를 산출하여 판단하고, 선이 감지영역(셀2, 셀1) 내에 있을 경우 판별은 "1-0-0-0, 1-1-0-0, 1-1-1-0"를 이용하여 선위치를 판단한다.As shown in FIG. 15, when the thickness of the line is 100% of the detection area, when the line thickness is 50% or more of the detection area, the
<선의 굵기가 감지영역의 150%인 경우><Wire thickness is 150% of detection area>
도 16에 도시된 바와 같이 상기 선의 굵기가 감지영역의 150%인 경우 에지검출은 선굵기가 100%이상인 경우이므로 마이크로 컨트롤러(300)는 전체 신호에 대한 비교합으로 산출하여 선위치를 판단한다.As shown in FIG. 16, when the thickness of the line is 150% of the sensing area, the edge detection is the case where the line thickness is 100% or more, and therefore, the
상기와 같은 조건으로 선위치를 감지하는 경우 기존의 배열방법으로는 센서 (셀) 요소 사이의 갭에 의하여 비선형 출력이 나타나거나 불감대가 나타나는 것과는 달리 피크 응답을 보이는 간격이 일정해짐으로써 도 14 내지 도 16에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 선형 출력이 구현됨을 알 수 있다.In the case of detecting the position of the line under the above condition, the conventional arrangement method uses a gap between the sensor (cell) elements, so that the interval showing the peak response is constant, unlike the nonlinear output or the dead band. As can be seen in the graph shown at 16, it can be seen that the linear output is implemented.
상기와 같은 각기 다른 조건에 따라 선의 위치를 감지한 마이크로 컨트롤러(300)는 디지털 선위치 검출신호를 D/A 컨버터(400)로 출력하고, 상기 D/A 컨버터(400)는 상기 마이크로 컨트롤러(300)로부터 출력되는 디지털 선위치 검출신호를 아날로그 선위치 검출신호로 변환하고, 상기 아날로그 선위치 검출신호를 증폭기(500)로 출력하여 증폭시킨 후 최종 출력으로 출력되도록 한다.The
투과방식Transmission method
CCD 및 CMOS 이미지 센서를 이용하는 방식인 본 발명에 따른 다른 실시예에 대해 도 17을 참조하여 설명하면, 광방출부(1110)와 이미지 센서(1120)로 구성된 선위치 검출부(1100)와, 후술하는 마이크로 컨트롤러(1600)로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 광방출부(1110)가 광을 방출할 수 있도록 구동시키는 광방출 구동부(1200)와, 상기 마이크로 컨트롤러(1600)로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 이미지 센서(1120)를 구동시키는 이미지 센서 구동부(1300)와, 상기 선위치 검출부(1100)의 이미지 센서(1120)로부터 입력되는 아날로그 신호를 아날로그 신호로 출력하는 제 1 이미지 수신부(1400)와, 상기 선위치 검출부(1100)의 이미지 센서(1120)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 출력하는 제 2 이미지 수 신부(1500)와, 상기 광방출 구동부(1200) 및 이미지 센서 구동부(1300)로 제어신호를 출력하는 한편, 상기 제 1 이미지 수신부(1400)로부터 입력되는 아날로그 신호를 기준전압을 검출하고, 상기 제 2 이미지 수신부(1500)로부터 입력되는 디지털 신호를 이용하여 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 위치를 판단하는 마이크로 컨트롤러(1600)와, 상기 마이크로 컨트롤러(1600)로부터 출력되는 디지털 선위치 검출신호를 아날로그 선위치 검출신호로 변환하는 출력회로부(1700)로 구성된다.Another embodiment according to the present invention, which uses a CCD and CMOS image sensor, will be described with reference to FIG. 17. The line
상기 광방출부(1100)는 RGB 광원소자(LED)로 이루어진다.The
상기 이미지 센서(1120)는 CCD 센서 또는 CMOS 센서인 것이 바람직하다.The
상기 선위치 검출부(1100)는 상기 대상물에 표시된 선상으로 광을 방출시키는 광방출부(1110)와, 상기 광방출부(1110)를 통해 방출된 광을 입사받아 대상물에 표시된 선의 위치를 검출하는 이미지 센서(1120)로 이루어진다.The line
상기 광방출부(1110)는 상기 이미지 센서(1120)와 대향되어 일정 간격 이격된 상태에서 일단부가 일체로 형성되어 있으며, 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 상부로 광이 방출되도록 구비된다.The
상기 광방출부(1110)는 상기 이미지 센서(1120)와 대향되어 일정 간격 이격된 상태로 구비되고, 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 하부로 광이 방출되도록 구비되며, 상기 이미지 센서(1120)는 상기 대상물(1800)을 투과하는 광을 입사받아 대상물(1800)의 선(1810)의 위치를 검출한다.The
상기와 같이 구성된 투과 방식의 선위치 검출장치의 작용에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation of the transmission position position detection device configured as described above is briefly described as follows.
대상물에 표시된 선을 검출하는 방식으로 투과방식이 적용되는 실시예는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 대상물(1800) 상부에 광방출부(1100)가 구비되는 경우와 대상물(1800) 하부에 광방출부(1100)가 구비된 경우로 구분할 수 있다. 이때 상기 광방출부(1100)를 통해 방출되는 광을 입사받아 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 위치를 판단할 수 있도록 하는 이미지 센서(1120)는 상기 대상물(1800)를 사이에 두고 상기 광방출부(1100)와 대향되도록 위치된다.An embodiment in which a transmission method is applied in a manner of detecting a line marked on an object includes a case in which a
상기 이미지 센서(1120)는 입사되는 광을 전기적 신호로 변환시켜 제 1 이미지 수신부(1400) 및 제 2 이미지 수신부(1500)로 출력한다. 그러면 제 1 이미지 수신부(1400)는 아날로그 신호인 전기적 신호를 그대로 아날로그 신호로 마이크로 컨트롤러(1600)로 출력하고, 제 2 이미지 수신부(1500)는 아날로그 신호인 전기적 신호를 디지털 신호로 변환시켜 마이크로 컨트롤러(1600)로 출력한다.The
그러면 마이크로 컨트롤러(1600)는 도 18에 도시된 바와 같이 제 1 이미지 수신부(1400)로부터 입력되는 아날로그 신호를 이용하여 기준전압을 체크하고, 제 2 이미지 수신부(1500)로부터 입력되는 디지털 신호를 이용하여 선(1810)의 위치를 판단하고, 판단 결과를 출력회로부(1700)로 출력한다.Then, as shown in FIG. 18, the
투과방식에는 선위치 검출부가 2가지 방식으로 적용될 수 있으며, 상기 2가지 방식의 선위치 검출부의 실시예를 도 19 및 도 20을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The line position detection unit may be applied in two ways to the transmission method, and an embodiment of the two types of line position detection units will be described with reference to FIGS. 19 and 20.
(투과방식이 적용된 선위치 검출부의 실시예1 및 실시예2)(Examples 1 and 2 of the line position detection unit to which the transmission method is applied)
선위치 검출부의 실시예 1은 도 19에 도시된 바와 같이 광방출부(1110)가 상기 이미지 센서(1120)와 대향되어 일정 간격 이격된 상태에서 구비되되, 그 일단부가 이미지 센서(1120)의 일단부와 일체로 형성되어 있으며, 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 상부로 광을 방출시킨다.As shown in FIG. 19, in the first position detecting unit, the
선위치 검출부의 실시예 2는 도 20에 도시된 바와 같이 광방출부(1110)가 상기 이미지 센서(1120)와 대향되어 일정 간격 이격된 상태로 구비되고, 대상물(1800)에 표시된 선(1810)의 하부로 광을 방출시킨다. 이때 이미지 센서(1120)는 상기 대상물(1800)을 투과하는 광을 입사받아 대상물(1800)의 선(1810)의 위치를 검출한다.In the second embodiment of the line position detector, as illustrated in FIG. 20, the
반사방식Reflection
상기 선위치 검출부(1100)는 상술한 바와 같이 투과방식뿐만 아니라 후술하는 반사방식으로도 구현가능하며, 반사방식이 적용된 선위치 검출부(1100)의 실시 예를 도 21 내지 도 24를 참조하여 설명하면 다음과 같다.As described above, the
(반사방식이 적용된 선위치 검출부의 실시예1)(
도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이 선위치 검출부(1100)는 이미지 센서(1120)와 상기 이미지 센서(1120)의 일단부에 결합된 렌즈(1121)로 구성되며, 상기 광방출부(1110)는 상기 렌즈(1121)와 결합되는 통공부(1111)를 가지며, 상기 통공부(1111)를 중심으로 복수의 광원소자가 배열된다.As shown in FIGS. 21A and 21B, the line
상기 광방출부(1100)는 RGB 광원소자(LED)로 이루어진다.The
상기 이미지 센서(1120)는 CCD 센서 또는 CMOS 센서인 것이 바람직하다.The
상기와 같이 구성된 선위치 검출부(1100)는 렌즈(1121)와 일체로 구비된 광방출부(1110)에 의해 방출된 광은 대상물(1800)로 입사되고, 대상물(1800)에 의해 반사되어 렌즈(1121)로 집속된다. 렌즈(1121)는 집속된 광을 이미지 센서(1120)로 입사되고, 이미지 센서(1120)는 광신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부(1140)로 출력한다. 그러면 신호 처리부(1140)는 신호 처리된 신호를 미도시된 마이크로 컨트롤러로 출력하여, 마이크로 컨트롤러가 대상물(1800)에 표시된 선의 위치를 판단하고, 그 결과를 출력할 수 있도록 한다.The line
(반사방식이 적용된 선위치 검출부의 실시예2)(Example 2 of the line position detection section to which the reflection method is applied)
도 22에 도시된 바와 같이 선위치 검출부(1100)는 선(1810)이 표시되어 있는 대상물(1800)로 광을 방출시키고, 반사되는 광을 수신할 수 있도록 상기 대상물(1800)과 평행하게 구비되는 렌즈(1121)와, 상기 렌즈(1121)가 고정 결합되는 케이스(1122)와, 상기 케이스(1122) 내측에 렌즈(1121)와 대향되도록 구비되는 전반사 프리즘(1130)과, 상기 전반사 프리즘(1130)을 통해 광이 상기 대상물(1800)로 방출될 수 있도록 케이스(1122) 내측에 구비되는 광방출부(1100)와, 상기 대상물(1800)에 의해 방출된 광이 반사되어 렌즈(1121) 및 상기 전반사 프리즘(1130)을 통해 입사되는 광을 검출할 수 있도록 상기 케이스(1122) 내측에 구비되는 이미지센서(1120)로 구성된다.As shown in FIG. 22, the
상기와 같이 구성된 선위치 검출부(1100)는 도 23에 도시된 바와 같이 광방출부(1100)로부터 방출되는 광은 전반사 프리즘(1130) 및 렌즈(1121)를 통해 대상물(1800)의 선(1810) 상부로 방출되고, 상기 선(1810)으로부터 반사되는 광은 다시 렌즈(1121)를 통해 집속되어 전반사 프리즘(1130)을 통해 이미지 센서(1120)로 입사된다.As shown in FIG. 23, the line
그러면 이미지 센서(1120)는 입사된 광신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부(1140)로 출력하고, 신호 처리부(1140)는 신호 처리된 신호를 미도시된 마이크로 컨트롤러로 출력하여, 마이크로 컨트롤러가 대상물(1800)에 표시된 선의 위치를 판단하고, 그 결과를 출력할 수 있도록 한다.Then, the
(반사방식이 적용된 선위치 검출부의 실시예3)(Example 3 of the Line Position Detection Part to which the Reflection Method is Applied)
도 24에 도시된 바와 같이 선위치 검출부(1100)는 선(1810)이 표시되어 있는 대상물(1800)로 광을 방출시키고, 반사되는 광을 수신할 수 있도록 상기 대상물(1800)과 평행하게 구비되는 렌즈(1121)와, 상기 렌즈(1121)에 밀착, 결합되는 펜타프리즘(1150)과, 상기 펜타프리즘(1150) 및 상기 렌즈(1121)를 통해 광이 상기 대상물(1800)로 방출될 수 있도록 상기 펜타프리즘(1150)의 하단부에 일정 거리 이격된 상태로 구비되는 광방출부(1100)와, 상기 광방출부(1100)와 상기 펜타프리즘(1150)을 사이에 두고 평행하게 대향되도록 구비되는 이미지센서(1120)로 구성된다.As shown in FIG. 24, the
상기와 같이 구성된 선위치 검출부(1100)는 광방출부(1110)에서 방출된 광은 펜타프리즘(1150)의 제 1 면(1)을 통해 입사되고, 제 4면(4)에 의해 반사되어 제 2면(2)으로 입사되어, 제 2면(2)에 의해 반사되어 제 5면(5) 및 렌즈(1121)를 통해 대상물(1800)에 표시된 선(1810)상에 입사된다.The
상기 선(1810)에 입사된 광은 다시 반사되어 렌즈(1121)를 통해 집속되어 펜타프리즘(1150)의 제 3면(3)으로 입사되어 제 3면(3)에 의해 제 1면(1)으로 반사되고, 제 1면(1)에 의해 재반사되어 제 4면(4)을 통해 이미지 센서(1120)로 입사된다.The light incident on the
그러면 이미지 센서(1120)는 입사된 광신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부(1140)로 출력하고, 신호 처리부(1140)는 신호 처리된 신호를 미도시된 마이크로 컨트롤러로 출력하여, 마이크로 컨트롤러가 대상물(1800)에 표시된 선의 위치 를 판단하고, 그 결과를 출력할 수 있도록 한다.Then, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the preferred embodiment according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the scope of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1은 종래 기술에 따른 광검출소자를 이용한 선위치 검출장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a configuration of a line position detection apparatus using a light detection element according to the prior art.
도 2 내지 도 4는 도 1의 선위치 감지부의 실시예들을 도시한 도면이다.2 to 4 are diagrams illustrating embodiments of the line position detecting unit of FIG. 1.
도 5는 본 발명에 따른 광검출 소자를 이용한 선위치 검출장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.5 is a block diagram for explaining the configuration of the line position detection apparatus using the light detection element according to the present invention.
도 6 내지 도 13은 도 5에 적용된 선위치 감지부의 다중셀들의 실시예들을 도시한 도면이다.6 to 13 illustrate exemplary embodiments of multiple cells of the line position sensing unit of FIG. 5.
도 14 내지 도 16은 선의 굵기에 따른 마이크로 컨트롤러의 감지방식을 설명하기 위한 도면이다.14 to 16 are diagrams for describing a sensing method of a microcontroller according to a thickness of a line.
도 17은 본 발명에 따른 선위치 검출장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.17 is a configuration diagram illustrating another embodiment of the line position detection device according to the present invention.
도 18은 도 17에 적용된 신호를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 18 is a diagram for describing a signal applied to FIG. 17.
도 19 내지 도 24도는 도 17에 적용된 선위치 검출장치의 실시예들을 도시한 도면이다.19 to 24 are diagrams illustrating embodiments of the line position detecting apparatus applied to FIG. 17.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
100 : 선위치 검출부100: line position detection unit
200 : 계측용 증폭기200: measuring amplifier
300 : 마이크로 컨트롤러300: microcontroller
400 : A/D 컨버터400: A / D Converter
500 : 증폭기500: Amplifier
Claims (11)
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Citations (3)
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JPS60107518A (en) | 1983-11-15 | 1985-06-13 | Citizen Watch Co Ltd | Optical scale |
KR100247351B1 (en) | 1997-08-21 | 2000-03-15 | 구자홍 | Linear light position sensor |
US20060197038A1 (en) | 2005-06-13 | 2006-09-07 | Xerox Corporation | Incoming sheet skew, lateral and process position detection with an angled transverse sensor array bar |
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2009
- 2009-03-05 KR KR1020090019026A patent/KR101090271B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20100100249A (en) | 2010-09-15 |
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