KR101312667B1

KR101312667B1 - 발열체 위치측정장치

Info

Publication number: KR101312667B1
Application number: KR1020130063602A
Authority: KR
Inventors: 강동원; 강재윤
Original assignee: 강재윤; 강동원
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-09-27

Abstract

본 발명은 발열체 위치측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 발열체의 위치(높이, 폭 등)를 정확하게 측정할 수 있는 발열체 위치측정장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 발열체(10)로부터 발산되는 빛이 인입되는 빛인입홀(22)이 일측에 일정 길이로 관통 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 본체(20); 상기 본체(20)의 내부에 구동수단(38)에 의해 회전되게 설치되고, 상기 빛인입홀(22)을 통해 인입된 빛을 반사하도록 외주면에 반사면(36)이 다수 형성된 다면경회전체(30); 상기 본체(20)의 내부에 설치되어 상기 다면경회전체(30)의 반사면(36)에 반사되어 입사되는 빛을 검출하는 디텍터(40);를 포함하고, 상기 다면경회전체(30)와 디텍터(40)는 상기 본체(20)의 내부에 동일 수평선상에 위치하도록 설치되되, 상기 빛인입홀(22)의 정중앙 수평선상에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

발열체 위치측정장치{POSITION MEASURING DEVICE OF HEATING ELEMENT}

본 발명은 발열체 위치측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 발열체의 위치(높이, 폭 등)를 정확하게 측정할 수 있는 발열체 위치측정장치에 관한 것이다.

발열체의 위치를 측정하는 경우에는 그 발열체에서 발산되는 빛(적외선)을 회전거울을 이용하여 반사시켜 측정하는 방법으로 발열체의 위치를 측정하게 된다.

또한, 위치 측정과 함께 그 발열체의 온도를 측정하여 발열체의 형상 및 길이 폭 등의 정보측정은 물론, 방사되는 온도를 검출하는 기술이 적용되어 사용되고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로, 공개특허공보 제2002-0002105호(2002.01.09, 발열체 방사온도 측정방법 및 측정장치)가 개시되어 있다.

상기 특허기술은 다각면경을 가지는 회전거울블록을 중심에 두고, 투과용 거울과 검출기를 서로 90도 대칭적으로 배열하여 양방향 측정이 2차원 평면상에서 가능하게 하고, 정지한 물체에서 고속 이동하는 물체까지 고속측정이 가능하게 한 발열체의 방사온도 측정방법 및 측정장치에 관한 것이다.

상기의 기술을 포함한 종래의 기술은 검출기 즉 디텍터를 여러개 사용함은 물론, 디텍터를 빛의 인입로에 간섭되지 않도록 설치하여야 함으로써 다면경회전체에 반사되어 디텍터로 입사되는 그 반사각이 상대적으로 큼으로써 반사과정에서 빛의 확산으로 인해 디텍터로 입사되는 빛을 정밀하게 검출하지 못하는 단점이 있고, 정확도가 그만큼 저하되어 발열체의 위치를 측정하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 다면경회전체의 회전을 통해 발열체에서 발산되는 빛을 반사시켜 정확하게 디텍터로 입사시킬 수 있음으로써 발열체의 위치정보를 정확하게 측정할 수 있고, 특히 다면경회전체와 디텍터가 빛인입홀의 정중앙 수평선상에 위치되게 함으로써 디텍터로 입사되는 빛의 반사각을 최소화하여 반사면에서의 빛의 확산이 발생하더라도 측정 정밀도를 높일 수 있는 발열체 위치측정장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 오목렌즈의 설치를 통해 빛의 가장자리부분을 제외한 나머지 중앙부분이 디텍터로 입사되도록 함으로써 측정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 발열체 위치측정장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 격판을 분할하여 형성함으로써 구동수단에서 발생된 열이 디텍터 등의 다른 부품으로 전달되는 것을 차단하여 부품 수명을 연장시키도록 하고, 냉각수이동로의 형성으로 본체 내부에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 발열체 위치측정장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 발열체로부터 발산되는 빛이 인입되는 빛인입홀이 일측에 일정 길이로 관통 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 본체; 상기 본체의 내부에 구동수단에 의해 회전되게 설치되고, 상기 빛인입홀을 통해 인입된 빛을 반사하도록 외주면에 반사면이 다수 형성된 다면경회전체; 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 다면경회전체의 반사면에 반사되어 입사되는 빛을 검출하는 디텍터;를 포함하고, 상기 다면경회전체와 디텍터는 상기 본체의 내부에 동일 수평선상에 위치하도록 설치되되, 상기 빛인입홀의 정중앙 수평선상에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 디텍터는 디텍터장착판에 경사지게 결합되어 상기 빛인입홀이 형성된 본체의 일측 내벽면 중앙에 빛인입홀에 인접되게 설치되고, 상기 반사면은 반사되는 빛을 상기 디텍터에 정확하게 입사시키도록 디텍터가 구비된 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 디텍터장착판에는 상기 반사면에 의해 반사되는 빛이 상기 디텍터로 정확하게 입사되도록 일정부분 절개되어 입사틈새가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 다면경회전체는, 상기 구동수단의 구동축에 결합되는 원판형의 회전판과, 그 회전판의 일면에 일체로 형성되고 상기 반사면이 다수 형성되도록 절곡된 고리형의 반사판으로 구성되고, 상기 회전판에는 상기 반사판의 절곡부위인 모서리와 동일선상에 위치하도록 모서리안내홀이 관통 형성되며, 상기 본체의 내부에는 상기 회전판에 근접되게 설치되어 상기 모서리안내홀을 레이저 측정하여 모서리임을 확인하는 모서리측정부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 디텍터의 앞부분에는 상기 반사면에 반사되어 입사되는 빛을 굴절시켜 그 빛의 가장자리부분은 외부로 발산시키고 나머지 중앙부분이 상기 디텍터로 입사되도록 오목렌즈가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 측벽 중 적어도 일측벽 이상의 내부에는 냉각수가 유입/유출되어 본체를 냉각시키도록 냉각수이동로가 형성되는 것으로 특징으로 한다.

상기 본체의 내부 중앙에는 공간을 분할하도록 격판이 형성되고, 그 격판에 상기 구동수단과 다면경회전체가 설치되며, 상기 격판에는 상기 구동수단과 다면경회전체가 설치된 부분과 나머지 부분이 서로 분할되어 열전달이 이루어지지 않도록 절개홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기의 구성으로 이루어진 발열체 위치측정장치에 따르면, 발열체에서 발산되는 빛을 반사시켜 디텍터로 정확하게 입사시킴으로써 발열체의 위치정보를 정확하게 측정할 수 있게 되고, 다면경회전체와 디텍터가 빛이 인입되는 빛인입홀의 정중앙 수평선상에 위치됨으로써 빛의 측정 정밀도를 높일 수 있게 되며, 열 전달을 최소화함은 물론 본체 냉각을 통한 수명 연장으로 제품의 사용 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치의 분리사시도,
도 2는 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치를 통한 발열체의 측정상태도,
도 3a는 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치에서 다면경회전체를 보인 사시도,
도 3b는 도 3a의 단면도,
도 4는 본 발명에 발열체 위치측정장치에서 모서리측정부의 설치상태를 보인 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치에서 오목렌즈가 설치된 상태의 발열체의 측정상태도,
도 6은 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치에서 냉각수이동로가 형성된 본체의 커버판의 단면상태도,
도 7은 본 발명에 따른 발열체 위치측정장치에서 격판을 보인 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열체 위치측정장치를 상세히 설명하기로 한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 위치측정장치는 발열체의 위치를 측정하기 위한 것으로, 발열체의 위치 정확하게는 발열체의 높이측정은 물론 그 발열체의 폭 등을 측정할 수 있다.

이러한 위치측정장치는 크게 본체(20)와, 그 본체(20) 내부에 구동수단(38)에 의해 회전되게 설치되는 다면경회전체(30)와, 빛을 검출하는 디텍터(40)를 포함한다.

상기 본체(20)는 내부에 상기 다면경회전체(30)와, 디텍터(40), 후술되는 모서리측정부 및 기타 회로기판 등의 부품을 설치하도록 일정 수용공간이 형성되어 있고, 그 본체(20)의 일측에는 발열체(10)로부터 발산되는 빛이 인입되어 상기 다면경회전체(30)의 반사면(36)으로 조사되도록 빛인입홀(22)이 일정 길이 절개되어 관통 형성되어 있으며, 그 빛인입홀(22)은 강화유리(23)로 덮혀진 후 커버판으로 결합되어져 발열체의 열기가 본체(20) 내부로 인입되지 않도록 이루어져 있다. 또한 본체(20)에는 전원공급을 위해 전원케이블이 연결되는 커넥터(28)가 설치된다.

또한, 상기 본체(20)는 다면경회전체(30)와 디텍터(40) 및 기타 부품의 결합을 위해 적어도 두면 이상이 개구되고, 그 개구된 부분은 커버판으로 결합되어져 본체를 형성하게 된다.

상기 다면경회전체(30)는 상기 빛인입홀(22)을 통해 인입된 빛을 반사시켜 상기 디텍터(40)로 입사시키기 위한 것으로, 외주면에 반사면(36)이 다수 형성되어 있고, 구동수단(38)에 의해 회전되면서 반사면(36)을 통해 발열체의 빛을 반사시켜 상기 디텍터(40)로 입사시키기 되는 것이다.

구체적으로, 상기 다면경회전체(30)는 상기 구동수단(38)의 구동축에 결합되는 원판형의 회전판(32)과, 그 회전판(32)의 일면에 일체로 형성되고 상기 반사면(36)이 다수 형성되도록 절곡된 고리형의 반사판(35)으로 구성된다.

상기 다면경회전체(30)는 본체(20)의 내부에 여러 결합방법을 이용하여 설치할 수 있는데, 용이한 설치를 위해 후술되는 격판(26)에 설치하는 것이 바람직하고, 상기 격판(26)에 구동수단(38)이 결합되어 그 구동수단(38)의 구동축에 다면경회전체(30)를 결합하여 구동력에 의해 회전되게 하는 것이다.

상기 반사판(35)은 다수의 반사면(36)으로 이루어지는데, 상기 반사면(36)은 예로서 첨부의 도면에서와 같이 15면을 갖도록 할 수 있다. 상기 반사면(36)의 개수가 증가할수록 보다 정밀하게 빛을 반사시켜 디텍터(40)로 입사시킬 수 있을 것이다. 물론 상기 반사면(36)의 개수는 빛인입홀(22)의 길이에 따라 변경될 수 있다.

이때, 상기 반사면(36)과 인접하는 반사면의 사이에는 모서리가 형성되는데, 이러한 모서리 근방에 빛이 조사되면 빛을 정확하게 반사시키지 못함에 따라 모서리를 정확하게 인지하도록 하여야 한다.

이를 위해, 상기 회전판(32)에는 상기 반사판(35)의 모서리와 동일선상에 위치하도록 모서리안내홀(33)이 관통되어 형성되어 있고, 상기 본체(20)의 내부에는 상기 모서리안내홀(33)을 측정하여 반사판의 모서리임을 확인할 수 있도록 모서리측정부(50)가 설치된다.

상기 모서리측정부(50)는 상기 회전판(32)에 근접되게 설치되어 상기 모서리안내홀(33)에 레이저를 송신하고 수신하는 레이저측정기일 수 있다. 이때 레이저 송신부(52)는 회전판(32)의 일측에 설치되고, 레이저 수신부(54)는 회전판(32)의 타측에 설치되어 레이저 송신부(52)에서 송신된 레이저가 모서리안내홀(33)을 통해 레이저 수신부(54)로 수신되는 경우에 상기 반사판(35)의 모서리임을 검출하게 되는 것이다.

따라서, 정확하게 모서리를 검출할 수 있어 반사면의 처음과 끝을 정확하게 판단할 수 있게 되고, 빛이 모서리에 반사되어 디텍터로 입사되는 빛을 검출할 수 있게 되며, 결국 발열체를 측정 정밀도를 높일 수 있게 되는 것이다.

상기 회전판(32)에는 회전에 의해 발생되는 열이 자연냉각되도록 일정 크기로 홀(미부호)이 다수 형성되어 있다.

상기 디텍터(40)는 다면경회전체(30)의 반사면(36)을 통해 반사되어 입사되는 빛을 수신받아 발열체의 위치정보를 검출하게 되는 것으로, 상기 디텍터(40)는 디텍터장착판(45)에 설치되고, 그 디텍터장착판(45)에 의해 상기 본체(20)의 빛인입홀(22)과 인접한 내벽변 중앙부에 구비되어 진다.

한편, 상기 다면경회전체(30)의 반사면(36)은 도 3b에 도시된 바와 같이 디텍터(40)에 정확하게 빛을 반사시켜 입사시키도록 디텍터(40)가 구비된 방향으로 경사지게 형성된다.

그 이유는, 상기 디텍터(40)는 상기 다면경회전체(30)와 동일 수평선상에 위치한 상태로 상기 빛인입홀(22)과 인접한 본체의 내벽면 중앙에 설치하게 되는데, 이때 도 2에서와 같이 평면에서 바라본 경우 다면경회전체(30)와 일직선상이 아니라 일정 거리만큼 이격되어 빛인입홀(22)을 막지 않도록 설치됨에 따라 상기 디텍터(40)로 정확하게 빛을 반사시키도록 하기 위하여 경사지게 설치되는 것이다.

여기서, 상기 디텍터(40)는 디텍터장착판(45)에 설치되어 있는데, 상기 디텍터장착판(45)에는 상기 반사면(36)에 의해 반사되는 빛이 상기 디텍터(40)로 정확하게 입사되도록 일정부분 절개되어 입사틈새(47)가 형성되어 진다.

따라서, 상기 반사면(36)에 반사되는 빛 중 입사틈새(47)로 입사되는 빛만 상기 디텍터(40)로 입사되도록 함으로써 발열체에서 발산되는 빛을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

상기 입사틈새(47)는 대략 2㎜이하로 형성하도록 한다.

또한, 디텍터(40)로 입사되는 빛의 측정 정밀도를 높이기 위해 상기 디텍터(40)의 앞부분에는 오목렌즈(60)가 설치될 수 있다.

상기 오목렌즈(60)를 설치한 이유는, 상기 반사면(36)에 반사되어 수신되는 빛을 굴절시켜 그 빛의 가장자리부분은 외부로 발산시키고 나머지 중앙부분만이 상기 디텍터(40)로 입사되어 디텍터에서 수신할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 본체(20)는 구동수단(38)과 회로기판 등에서 열이 발생됨에 따라 그 열에 의해 부품의 수명이 짧아질 수 있는데, 이러한 열을 냉각시키기 위해 상기 본체(20)의 측벽 중 적어도 일측벽 이상의 내부에는 냉각수가 유입/유출되어 본체(20)를 냉각시키도록 냉각수이동로(24)가 형성된다.

상기 냉각수이동로(24)는 효과적인 냉각을 위해 상기 본체(20)의 측벽 중 상기 구동수단(38)과 회로기판이 설치된 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 본체(20)의 내부 중앙에는 상기 구동수단(38)과 다면경회전체(30)와 모서리측정부(50) 및 기타 회로기판 등의 부품을 결합하기 위해 격판(26)이 형성된다.

상기 격판(26)은 구동수단(38)을 상기 본체(20) 내부에 수용하기 위해 본체(20)의 내부공간을 분할하도록 형성된다.

이때, 상기 격판(26)은 상기 구동수단(38)과 다면경회전체(30)가 설치된 부분과 모서리측벙부(50) 등 다른 부품이 설치된 부분이 서로 분할되도록 형성된다. 그 이유는 구동수단(38)에서 발생되는 열이 상기 모서리측정부(50) 등의 부품에 전달되지 않도록 하여 부품의 수명을 연장시키기 위함이다.

한편 본체(20)에는 케이블로 연결되어 상기 디텍터(40)에서 검출된 발열체의 위치정보를 수신받아 연산처리하여 그 결과를 출력하는 표시부(미도시)가 구비됨은 당연하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 발열체에서 발산되는 빛은 빛인입홀(22)을 통해 다면경회전체(30)로 인입되고, 다면경회전체(30)의 반사면(36)으로 조사되는 빛은 다면경회전체(30)가 회전되면서 디텍터(40)로 반사시켜 입사시키게 된다.

상기 다면경회전체(30)는 회전을 통해 반사면(36)의 각도를 변경시키면서 빛을 반사시켜 디텍터(40)로 입사시킴에 따라 발열체의 위치가 바뀌더라도 디텍터(40)로 빛을 입사시키게 되는 것이고, 디텍터(40)가 빛인입홀(22)의 정중앙 수평선상에 설치됨에 따라 작은 반사각도 내에서 빛을 수신받게 됨으로써 보다 정밀하게 발열의 위치를 측정할 수 있게 된다.

상기와 같이 다면경회전체(30)가 구동수단(38)에 의해 회전되면서 발열체에서 발산되는 빛을 디텍터(40)로 입사시켜 그 발열체의 빛을 검출하는 것이고, 그 값을 통해 발열체의 높이나 폭 등의 위치정보를 알 수 있는 것이다, 본 발명의 위치측정장치는 철강분야는 물론 조명분야에서 주로 사용하게 되는데, 발열체의 정확한 측정이 가능함으로써 기존에 비해 작업성 및 경제성 등 전체적인 작업능률을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

10: 발열체 20: 본체
22: 빛인입홀 23: 강화유리
24: 냉각수이동로 26: 격판
27: 절개홈 28: 커넥터
30: 다면경회전체 32: 회전판
33: 모서리안내홀 35: 반사판
36: 반사면 38: 구동수단
40: 디텍터 45: 디텍터장착판
47: 입사틈새 50: 모서리측정부
52: 송신부 54: 수신부
60: 오목렌즈

Claims

발열체(10)로부터 발산되는 빛이 인입되는 빛인입홀(22)이 일측에 일정 길이로 관통 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 본체(20);
상기 본체(20)의 내부에 구동수단(38)에 의해 회전되게 설치되고, 상기 빛인입홀(22)을 통해 인입된 빛을 반사하도록 외주면에 반사면(36)이 다수 형성된 다면경회전체(30);
상기 본체(20)의 내부에 설치되어 상기 다면경회전체(30)의 반사면(36)에 반사되어 입사되는 빛을 검출하는 디텍터(40);를 포함하고,
상기 다면경회전체(30)와 디텍터(40)는 상기 본체(20)의 내부에 동일 수평선상에 위치하도록 설치되되, 상기 빛인입홀(22)의 정중앙 수평선상에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 디텍터(40)는 디텍터장착판(45)에 경사지게 결합되어 상기 빛인입홀(22)이 형성된 본체(20)의 일측 내벽면 중앙에 빛인입홀(22)에 인접되게 설치되고,
상기 반사면(36)은 반사되는 빛을 상기 디텍터(40)에 정확하게 입사시키도록 디텍터(40)가 구비된 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제2항에 있어서,
상기 디텍터장착판(45)에는 상기 반사면(36)에 의해 반사되는 빛이 상기 디텍터(40)로 정확하게 입사되도록 일정부분 절개되어 입사틈새(47)가 형성된 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 다면경회전체(30)는, 상기 구동수단(38)의 구동축에 결합되는 원판형의 회전판(32)과, 그 회전판(32)의 일면에 일체로 형성되고 상기 반사면(36)이 다수 형성되도록 절곡된 고리형의 반사판(35)으로 구성되고,
상기 회전판(32)에는 상기 반사판(35)의 절곡부위인 모서리와 동일선상에 위치하도록 모서리안내홀(33)이 관통 형성되며,
상기 본체(20)의 내부에는 상기 회전판(32)에 근접되게 설치되어 상기 모서리안내홀(33)을 레이저 측정하여 모서리임을 확인하는 모서리측정부(50)가 구비된 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 디텍터(40)의 앞부분에는 상기 반사면(36)에 반사되어 입사되는 빛을 굴절시켜 그 빛의 가장자리부분은 외부로 발산시키고 나머지 중앙부분이 상기 디텍터(40)로 입사되도록 오목렌즈(60)가 설치된 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 본체(20)의 측벽 중 적어도 일측벽 이상의 내부에는 냉각수가 유입/유출되어 본체(20)를 냉각시키도록 냉각수이동로(24)가 형성되는 것으로 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 본체(20)의 내부 중앙에는 공간을 분할하도록 격판(26)이 형성되고, 그 격판(26)에 상기 구동수단(38)과 다면경회전체(30)가 설치되며,
상기 격판(26)에는 상기 구동수단(38)과 다면경회전체(30)가 설치된 부분과 나머지 부분이 서로 분할되어 열전달이 이루어지지 않도록 절개홈(27)이 형성된 것을 특징으로 하는 발열체 위치측정장치.