KR101371225B1 - 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치 - Google Patents

엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공업 분야 등에서 사용되는 엑스레이 영상 검사시 요구되는 카메라와 관련되며, 특히 카메라 렌즈의 초점을 원격제어로 맞출 수 있도록 하는 기술에 관한 것이고, 구체적으로 엑스레이 발생장치가 마련되는 검사실에 마련되는 디지털 카메라; 엑스레이 영상 촬영시 상기 디지털 카메라의 초점을 맞추기 위해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 외면에 결합되는 웜기어; 상기 웜기어와 맞물리는 웜; 상기 웜을 회전되게 하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하여 원격제어를 통해 상기 렌즈부를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜서 초점을 맞출 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치{AUTO FOCUSING ADJUSTMENT APPARATUS FOR X-RAY TEST AUTOMATION}
본 발명은 중공업 분야 등에서 사용되는 엑스레이 영상 검사시 요구되는 카메라와 관련되며, 특히 카메라 렌즈의 초점을 원격제어로 맞출 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
현재 엑스레이(X-ray) 영상 검사 자동화 시스템은 내화물, 부품, 의료 등 비파괴 검사 산업 전반에 걸쳐서 다양한 시장이 존재한다.
특히 중공업용 부품을 대상으로 하는 엑스레이 영상 검사 장비는 엑스레이에 작업자가 노출될 가능성이 많은 열악한 환경하에 놓여 있으므로 안전하면서도 정밀하게 카메라 렌즈의 초점을 맞출 수 있는 기술이 절실하다.
현재 이루어지고 있는 중공업용 엑스레이 영상 검사 시스템은 카메라 렌즈 초점 조절이 수동으로 이루어지고 있다. 구체적으로 엑스레이 검사실이 방사능 유출 문제로 인해 거의 밀폐되어 있어 출입하기가 어렵고 모니터링실과도 분리되어 있다. 모니터링실에서 화면을 확인하고 검사실에서 초점을 조절하기 때문에 초점 조절이 정확하지 않고 방사능 유출 위험이 있으므로 작업속도 저하 및 제품생산 감소의 문제점이 야기되는 실정이다.
본 발명과 관련한 종래기술로 대한민국 공개특허번호 제10-2006-0038336호(2006.05.03 공개)의 "의료용 디지털 X선 촬영장치, X선 촬영시스템 및 X선 형광상을 디지털데이터로서 촬영하는 방법"에 관한 기술이 있었다.
도 1은 종래기술에 따른 X선 촬영장치의 구성도이다.
도시된 바와 같이 X선 조사에 의해 상 형상의 형광을 발생하는 형광 플레이트와 형광 플레이트로부터의 상 형상의 형광을 촬영하기 위한 디지털 카메라와 형광 플레이트와 디지털 카메라 사이에 배치되는 X선 실드재를 포함하는 X선 촬영장치로서, 디지털 카메라(42)를 구동하기 위한 구동장치(44)는 웜 기어(44a), 모터(44b), 마운트(44c) 등으로 구성되며, 형광 플레이트(38)에 대한 디지털 카메라(42)의 상대 위치를 변화시키도록 한다. 디지털 카메라(42)는 마운트(44c) 상에 조절 가능하게 고정되어 있어, 웜 기어(44a)의 회전과 함께 지면 좌우 방향으로 정의된 z방향으로 이동 가능하게 된다.
즉, 종래기술에서는 웜 기어(44a)를 이용하여 디지털 카메라(42) 자체를 이동시키는 것으로 초점을 맞출 수 있도록 한다. 따라서 디지털 카메라(42)의 이동 가능 거리를 길게 형성해야 하는 문제점이 있고, 정밀한 초점 제어가 어렵다는 문제점이 있다.
1. 대한민국 공개특허번호 제10-2006-0038336호(2006.05.03 공개)
따라서 본 발명은 엑스레이에 의한 피폭의 우려가 없으며, 디지털 카메라의 렌즈부를 직접 조정하여 보다 정밀하게 렌즈의 초점을 맞출 수 있도록 하는 기술을 제공하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치는, 엑스레이 발생장치가 마련되는 검사실에 마련되는 디지털 카메라; 엑스레이 영상 촬영시 상기 디지털 카메라의 초점을 맞추기 위해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 외면에 결합되는 웜기어; 상기 웜기어와 맞물리는 웜; 상기 웜을 회전되게 하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하여 원격제어를 통해 상기 렌즈부를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜서 초점을 맞출 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 렌즈부는 초점 링이 회전됨에 따라 초점이 맞추어지며, 상기 초점 링의 외면에 상기 웜기어가 결합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 초점 링의 외면에 복수개의 결합홈이 형성되며, 상기 웜기어의 내경면에 상기 결합홈에 끼워져 결합되는 복수개의 결합돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 웜기어는 C 자 형태를 이루는 고리 형상이되, 양단부의 외면에 기어이가 없는 평활면이 형성되고, 상기 평활면에 볼트가 결합되는 암나사가 형성되고, 상기 암나사에 볼트가 체결되면서 상기 초점 링에 상기 웜기어가 고정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 웜기어는 C 자 형태를 이루는 고리 형상이고, 상기 초점 링의 최대 회전각은 180°이고, 회전 정밀도는 0.5도인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 모터는 스테핑 모터인 것으로 하고, 상기 스테핑 모터를 제어하는 소프트웨어를 통해서 상기 스테핑 모터의 스텝수를 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 웜기어는, C 자 형상을 이루며, 2 개 이상의 세그먼트로 분할되고, 이웃하는 세그먼트간 결합면에 연결구조가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 웜기어는 인청동으로 제작하는 것으로 하고, 상기 웜은 침탄강으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치는 원격제어를 통해 렌즈부의 초점 링을 정밀하게 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키면서 렌즈의 초점을 정확하게 맞출 수 있어 보다 신뢰성 높은 영상 검사를 수행할 수 있다는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 작업자의 피폭 우려가 없어 안전하다는 효과가 있고, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다는 효과도 있다.
도 1은 종래기술에 따른 X선 촬영장치의 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치의 개략적인 구성도.
도 3은 바람직한 실시예에 따른 조절장치의 주요 부분을 보여주는 분해 사시도.
도 4는 도 3에 대한 결합 사시도.
도 5는 웜 기어의 정면도.
도 6은 또 다른 실시예로서의 웜 기어의 정면도.
도 7은 도 6에서의 웜기어의 측면도.
도 8은 세그먼트로 이루어지는 웜기어의 단면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
첨부되는 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치(이하, 조절장치라 한다)의 개략적인 구성도이며, 도 3은 바람직한 실시예에 따른 조절장치의 주요 부분을 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 대한 결합 사시도이다. 도 5는 웜 기어의 정면도이며, 도 6은 또 다른 실시예로서의 웜 기어의 정면도이고, 도 7은 도 6에서의 웜기어의 측면도이다. 그리고 도 8은 세그먼트로 이루어지는 웜기어의 단면도이다.
본 발명의 조절장치는 피폭의 위험이 있는 밀폐된 검사실에 디지털 카메라를 설치하여 두고, 별도의 공간인 모니터링실에서 원격으로 디지털 카메라의 렌즈 초점을 조절할 수 있도록 하기 위한 것이다.
구체적으로 본 발명의 조절장치는 주요한 구성요소로 디지털 카메라(100), 렌즈부(200), 웜기어(300), 웜(400) 및 모터(500)를 포함하여 이루어진다.
디지털 카메라(100)는 엑스레이 발생장치가 마련되는 검사실에 설치되며, 디지털 카메라(100)에는 초점을 맞추기 위한 렌즈부(200)가 마련된다. 렌즈부(2000는 초점을 맞추기 위해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라 초점이 맞추어진다.
구체적으로 렌즈부(200)에는 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전될 수 있는 초점 링(210)이 마련된다.
렌즈부(200)의 외면에 웜기어(300)가 결합되는데, 초점 링(210)의 외면에 웜기어(300)가 결합되어 웜기어(300)와 초점 링(210)이 동시에 회전될 수 있도록 한다.
웜기어(300)에 웜(400)이 맞물리게 되며, 웜(400)은 모터(500)와 연결되어 회전력을 제공받아 회전되고, 웜(400)이 회전됨에 따라 웜기어(300)도 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전되어 초점 링(210)을 회전시키게 된다.
본 발명을 구현하는데 있어 초점 링(210)과 웜기어(300)의 결합은 매우 중요하며, 초점 링(210)에 웜기어(300)를 쉽게 결합하고 분리할 수 있도록 설계하는 것도 중요하다.
이러한 요구사항을 만족시키기 위해 본 발명의 실시예에서는 웜기어(300)의 형상이 C자 형상이 되도록 하였고, 초점 링(210)의 외면에 복수개의 결합홈(미도시)이 형성되도록 하고, 웜기어(300)의 내경면에는 결합홈에 끼워져 결합될 수 있는 복수개의 결합돌기(310)가 형성되도록 한다.
원형의 초점 링(210) 외면에 웜기어(300)를 장착해야 하는데, 웜기어(300)를 C자 형상으로 함으로써 초점 링(210)에 웜기어(300)를 탈부착할 때 보다 쉽게 탈부착이 가능하며, 초점 링(210)에 결합되는 웜기어(300)는 유동없이 고정되어야 하는 바, 결합홈과 결합돌기(310)의 조합으로 웜기어(300)가 초점 링(210)에 대해 움직이지 않도록 한다.
C자 형상의 웜기어(300) 형상을 고려하여 3개 정도의 결합홈이 초점 링(210)에 형성되게 하고, 웜기어(300)의 내경면에 결합홈에 대응하는 3개의 결합돌기(310)를 형성하여 웜기어(300)를 초점 링(210)에 끼우면 결합홈에 결합돌기(310)가 끼워지면서 확고한 결합이 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7과 같이 웜기어는 또 다른 형태로 이루어질 수 있다.
C자 형상의 고리 형상을 이루되, 웜기어(300)의 양단부 외면에는 기어이가 없는 평활면(320)이 형성되고, 평활면(320)에 볼트가 결합되는 암나사(321)가 형성됨으로써 암나사(321)에 볼트(미도시)를 체결하여 초점 링(210)에 웜기어(300)를 고정시키는 형태로 제공될 수도 있다.
물론, 초점 링(210)에 언급된 결합홈이 형성되게 하고, 웜기어(300)의 내경면에 결합돌기(310)를 두는 형태로 하면서 웜기어(300)의 양단부에 평활면(320)을 마련하고 볼트로 고정시킬 수 있는 형태로도 가능함은 물론이다.
초점 링(2100에 웜기어(300)를 확고히 결합시킬 수 있음으로서 웜기어(300)의 회전시 초점 링(210)과 슬립이 발생되지 않고 동시에 초점 링도 회전될 수 있어 정밀한 제어가 가능하게 된다.
그리고 웜기어(300)와 함께 회전되는 초점 링(210)의 최대 회전각은 180°가 되도록 하며, 초점 링의 회전 정밀도는 0.5도가 되도록 함으로써 실제 중공업 분야에서 요구되는 많은 엑스레이 영상 검사에 적절히 대처할 수 있도록 한다. 제시된 초점 링의 회전각 및 회전 정밀도는 하나의 예에 불과한 것이며, 웜기어의 기어이 갯수나 후술될 스테핑모터의 성능 등을 통해서 더 나은 조건을 충족시킬 수도 있을 것이다.
본 발명의 조절장치에서 사용되는 모터(500)는 스테핑 모터가 적당하며, 스테핑 모터는 소정의 소프트웨어(600)를 통해서 스테핑 모터의 스텝수를 조정하는 것으로 제어가 가능하도록 구현할 수 있다.
예를 들어 웜기어의 기어이를 72개로 하면, 웜의 1피치당 웜기어가 5°씩 돌아가게 되는데, 정밀 초점 제어를 위해 스테핑 모터(360° 스텝800)의 스텝수를 80을 하면 회전 정밀도를 0.5°로 할 수 있는 것과 같다.
스테핑 모터를 제어하는 소프트웨어(600)는 원격으로 스테핑 모터를 제어할 수 있도록 하며, R/S 232 통신단으로 스테핑 모터와 소프트웨어를 연결할 수 있다.
또 다른 실시예로서 웜기어(300)는 2개 이상의 세그먼트(310a)로 분할되는 형태로 제공될 수 있다.
도 8과 같이 웜기어(300)는 기본적으로 C자 형상을 이루되, 2개 이상의 세그먼트(310a)로 분리될 수 있고, 이웃하는 세그먼트(310a)간 결합면에 연결구조(311)가 형성될 수 있다. 물론, 각 세그먼트(310a)의 내경면에는 결합돌기(310)가 형성될 수 있고 초점링(210)에도 결합홈이 형성될 수 있다.
세그먼트(310a)간 결합면에 형성되는 연결구조(311)는 암수 형태를 이루어 상호 끼워질 수 있도록 하면 된다. 웜기어(300)를 2개 이상의 세그먼트로 분리되는 형태로 제공하게 되면 보다 쉽게 초점링(210)에 웜기어(300)를 장착하거나 분리시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 바람직하게 웜(400)과 웜기어(300)는 서로 다른 소재로 이루어지는 것으로 한다. 예를 들어 웜은 침탄강을 사용하고 웜기어는 인청동과 같은 침탄강보다 약한 강도의 소재를 이용할 수 있다.
웜기어(300)를 인청동과 같은 다소 약한 강도를 사용함으로써 웜기어(300)는 다소 탄력이 있게 되어 초점 링(210)에 결합하거나 분리할 때 웜기어(300)에 치수변형이나 기타 손상을 주지 않으면서도 보다 쉽게 웜기어(300)를 초점 링(210)에 장착할 수 있게 되는 장점이 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 조절장치는 원격으로 렌즈의 초점을 맞출 수 있어 작업속도를 향상시킬 수 있고, 제품 생산량을 증가시킬 것이며, 방사능 피해를 없앨 수 있다는 장점이 있다. 그리고 렌즈의 초점 조절시간을 단축하고 정확성을 높일 수 있을 것으로 기대되어 중공업 분야에서의 엑스레이 영상 검사 시스템에 대한 국가 기술력이 제고되어 해외로의 수출이 가능할 것이고, 기업의 노동 생산성을 높여 기업 매출 향상에 기여할 것으로 기대된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의한 조절장치는 산업용 특히 중공업 분야의 엑스레이 영상 검사 시스템에 활용될 것으로 기대된다.
100 : 디지털 카메라 200 : 렌즈부
210 : 초점 링 300 : 웜기어
310 : 결합돌기 320 : 평활면
321 : 암나사 310a: 세그먼트
311 : 연결구조 400 : 웜
500 : 모터 600 : 소프트웨어

Claims (8)

  1. 엑스레이(X-RAY) 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치로서,
    엑스레이 발생장치가 마련되는 검사실에 마련되는 디지털 카메라;
    엑스레이 영상 촬영시 상기 디지털 카메라의 초점을 맞추기 위해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되는 렌즈부;
    상기 렌즈부의 외면에 결합되는 웜기어;
    상기 웜기어와 맞물리는 웜;
    상기 웜을 회전되게 하는 모터;를 포함하되, 상기 웜기어는 C 자 형상을 이루며, 2 개 이상의 세그먼트로 분할되고, 이웃하는 세그먼트간 결합면에 연결구조가 형성되는 것을 특징으로 하여 원격제어를 통해 상기 렌즈부를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜서 초점을 맞출 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 초점 링이 회전됨에 따라 초점이 맞추어지며, 상기 초점 링의 외면에 상기 웜기어가 결합되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 초점 링의 외면에 복수개의 결합홈이 형성되며, 상기 웜기어의 내경면에 상기 결합홈에 끼워져 결합되는 복수개의 결합돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 웜기어는 C 자 형태를 이루는 고리 형상이되, 양단부의 외면에 기어이가 없는 평활면이 형성되고, 상기 평활면에 볼트가 결합되는 암나사가 형성되고, 상기 암나사에 볼트가 체결되면서 상기 초점 링에 상기 웜기어가 고정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜기어는 C 자 형태를 이루는 고리 형상이고, 상기 초점 링의 최대 회전각은 180°이고, 회전 정밀도는 0.5도인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터는 스테핑 모터인 것으로 하고, 상기 스테핑 모터를 제어하는 소프트웨어를 통해서 상기 스테핑 모터의 스텝수를 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜기어는 인청동으로 제작하는 것으로 하고, 상기 웜은 침탄강으로 제작되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 검사 자동화를 위한 카메라 렌즈의 자동초점 조절장치.
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