KR101496911B1 - 사운드 검사 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사운드를 출력하는 전기기기; 사운드 출력 시 전자기력을 검출하고, 전자기력을 주파수로 변환하는 자기 변환기; 주파수에 기초하여 사운드 출력이 정상인지를 검사하는 단말기를 포함한다.

본 발명은 전기기기의 사운드 출력 시 전자기력을 검출하여 전기기에서 출력되는 사운드에 대한 정상 출력 여부 검사를 수행함으로써 주변 소음의 영향없이 사운드 출력의 정상 여부를 검사할 수 있어 사운드의 검출력을 높일 수 있다. 또한 전기기기의 사운드 검사를 무인 자동화로 수행할 수 있어, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다. 또한 전기기기에서 사운드가 비정상적으로 출력되는 경우 해당 전기기기에서 사운드 출력 시 검출된 전자기력에 대응하는 주파수를 분석함으로써, 사운드의 비정상적 출력에 대한 원인을 파악할 수 있어 이 원인에 대해 신속하게 대처할 수 있다.

Description

사운드 검사 시스템 및 그 방법{Sound test system and method for testing the same}

본 발명은 전기기기에서 출력되는 사운드를 검사하는 사운드 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

텔레비전 및 오디오 기기와 같이 사운드를 출력하는 전기기기는 출하 전 생산라인에서 사운드의 정상 출력 여부에 대한 검사를 수행한다.

이러한 전기기기의 사운드 정상 출력 여부 검사는 컨베이어 벨트 내의 카세트에 얹혀져 이송되는 전기기기에 작업자가 서로 다른 주파수대의 사운드 신호를 제공한 후 이 전기기기의 스피커를 통해 해당 주파수대의 사운드가 정상적으로 출력되는지 청각적으로 확인하거나 또는 전기기기에서 출력된 사운드 신호를 오실로스코프를 통해 시각적으로 검사함으로써 전기기기에서 출력되는 사운드가 정상인지 비전상인지 판단하였다. 또는 마이크로폰(Microphone)을 이용하여 전기기기에서 출력된 사운드 신호를 감지한 후 이 사운드 신호의 출력 주파수를 분석하여 전기기기에서 출력되는 사운드가 정상인지 비정상인지 판단하였다.

이와 같이 전기기기의 스피커에서 출력되는 사운드를 사람의 귀를 이용하여 수작업으로 검사하거나, 마이크로폰을 이용하여 자동으로 검사할 경우, 동일 생산라인 또는 작업대 위에서 발생하는 소리와 주변환경의 소음에 의해 사운드의 검출력이 낮아 사운드 정상 출력 여부를 판단하기 어렵고, 인접한 작업 영역에 위치한 복수 전기기기 중 적어도 두 전기기기에서 출력된 사운드가 동일할 경우 적어도 하나의 전기기기의 사운드 출력이 비정상임에도 불구하고 정상으로 판단되는 문제가 발생한다.

또한 마이크로폰을 통해 사운드를 수집하고 주파수를 분석할 때 주변환경에 따른 영향으로 동일 사운드가 혼입되거나 중첩, 상쇄, 외란 되어 검사가 제대로 이루어지지 않고 가성 불량이 발생한다.

또한 생산라인 내에서 발생하는 소음과 전기기기의 스피커에서 출력되는 높은 레벨의 사운드로 인해 작업자는 작업 난청을 일으키고 이는 산업재해의 발생 원인된다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 일측 면은 전기기기에서 사운드 출력 시 발생되는 전자기력을 검출하여 해당 전기기기에서 출력되는 사운드의 정상 출력 여부를 용이하고 정확하게 검사하는 사운드 검사 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 측면은 전기기기에서 사운드 출력 시 발생되는 전자기력을 검출하여 주파수로 변환하고, 이 주파수를 분석하여 사운드의 비정상적 출력에 대한 원인의 검사가 가능한 사운드 검사 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면 사운드 검사 시스템은 사운드를 출력하는 전기기기; 사운드 출력 시 전자기력을 검출하고, 전자기력을 주파수로 변환하는 자기 변환기; 주파수에 기초하여 사운드 출력이 정상인지를 검사하는 단말기를 포함한다.

자기 변환기는, 사운드 출력시 발생되는 자기장에 의한 전자기력을 검출하는 코일; 전자기력을 주파수로 변환하는 변환부를 포함한다.

자기 변환기는, 주파수의 노이즈를 제거하는 필터부; 노이즈가 제거된 주파수를 증폭시키는 증폭부를 더 포함한다.

주파수를 퓨리에 변환하여 주파수적으로 해석하는 디지털 신호 분석기를 더 포함한다.

단말기는, 퓨리에 변환된 데이터와 설정 주파수를 비교하여 사운드가 정상 출력 여부를 검사하고, 검사 결과를 표시한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 사운드 검사 방법은 테스트용 주파수를 설정하고, 테스트용 주파수에 대응하는 사운드를 전기기기를 통해 출력하고, 사운드 출력 시 발생하는 전자기력을 검출하고, 전자기력을 주파수로 변환하고, 주파수에 기초하여 사운드 출력의 정상 여부를 검사하고 검사 결과를 표시한다.

여기서 주파수에 기초하는 것은, 주파수를 퓨리에 변환하여 주파수적으로 해석하는 것을 더 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 전기기기의 사운드 출력 시 전자기력을 검출하여 전기기에서 출력되는 사운드에 대한 정상 출력 여부 검사를 수행함으로써 주변 소음의 영향없이 사운드 출력의 정상 여부를 검사할 수 있어 사운드의 검출력을 높일 수 있다. 또한 전기기기의 사운드 검사를 무인 자동화로 수행할 수 있어, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다.

또한 전기기기에서 사운드 출력 시 검출된 전자기력에 대응하는 주파수를 분석함으로써, 전기기기의 검사 계측 편차를 균일화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면 전기기기에서 사운드가 비정상적으로 출력되는 경우 해당 전기기기에서 사운드 출력 시 검출된 전자기력에 대응하는 주파수를 분석함으로써, 사운드의 비정상적 출력에 대한 원인을 파악할 수 있어 이 원인에 대해 신속하게 대처할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 실시예에 따른 사운드 감지 시스템의 구성도로서, 사운드 감지 시스템은 전기기기(10), 자기 변환기(20), 디지털 신호 분석기(30), 단말기(40)를 포함한다.

전기기기(10)는 생산라인에서 사운드 출력의 정상 여부를 판단한 후 사운드가 정상적으로 출력될 때에만 출하되어야 하는 기기로, 사운드를 출력하는 전기기기로는 텔레비전, 노트북, 오디오 기기, 홈 씨어터, 휴대폰 등이 있다. 이러한 전기기기(10)는 입력부(11), 제어부(12), 사운드 출력부(13)를 포함한다.

입력부(11)는 전기기기의 사운드 출력을 검사하기 위한 복수의 테스트용 신호 중 적어도 하나가 입력되고, 입력된 신호를 제어부(12)로 전송한다.

제어부(12)는 사운드 출력부(13)의 구동을 제어하여 입력된 테스트용 신호에 대응하는 사운드가 사운드 출력부(13)를 통해 출력되도록 한다.

사운드 출력부(13)는 제어부(12)의 지시에 따라 사운드를 출력하고, 이러한 사운드 출력부(13)로는 스피커 등이 있다.

여기서 사운드 출력부(13)인 스피커(미도시)는 내부에 코일, 코일과 인접한 곳에 위치한 영구자석, 코일에 장착된 떨림판이 구비되어 있고, 제어부(12)로부터 전송된 신호에 대응하는 전류가 코일에 흐르게 되면 코일에는 자기장이 형성되어 전자석이 되고, 전자석이 된 코일에 의해 영구 자석에 전자기력이 작용한다. 이때 전류가 한 방향으로 흐르면 영구 자석의 전자기력이 전자석을 밀어서 떨림판은 바 깥쪽으로 공기를 밀어 내고, 전류가 다른 쪽 방향으로 흐르면 영구 자석의 전자기력이 전자석을 당겨서 떨림판은 안쪽으로 잡아당긴다. 이렇게 전자석에 의해 떨림판을 밀어 내거나 당기면서 떨림판을 흔들어 사운드를 발생시킨다.

아울러, 작업자에 의해 조작된 복수의 테스트용 신호 중 적어도 하나의 테스트용 신호 또는 단말기(40)에 미리 설정된 복수의 테스트용 신호 중 단말기(40)에서 전송된 적어도 하나의 테스트용 신호를 발생하는 신호 발생기(미도시)를 더 포함한다. 여기서 신호 발생기는 단말기(40) 내에 마련되는 것도 가능하다.

여기서 복수의 테스트용 신호는 단말기(40)의 소프웨어로 제어되어 단말기(40) 내의 사운드 카드(미도시)를 통하여 출력되는 것도 가능하다.

자기 변환기(20: Magnetic Transducer)는 전기기기(10)의 사운드 출력부(13)인 스피커에 인접하여 위치하고, 사운드 출력부(13)를 통해 사운드 출력 시 사운드 출력부(13)에서 발생되는 전자기력을 검출하고, 검출된 전자기력을 주파수로 변환하여 디지털 신호 분석기(30)로 전송한다.

즉, 자기 변환기(20)는 사운드 출력부(13)의 자기장을 비 접촉 방식을 통해 검출하는 가변 자기저항 장치(Variable reluctance device)로, 지향성을 가지기 때문에 인접한 작업 영역에서 동일 주파수의 사운드가 출력되어도 인접한 작업 영역의 다른 전기기기의 사운드에 영향을 받지 않고 해당 전기기기의 사운드만을 검출할 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 사운드 감지 시스템에 포함된 자기 변환기의 상세 구성도로서, 자기 변환기(Magnetic Transducer:20)는 코어(21), 코일(22a, 22b, 22c), 변환부(23), 제1증폭부(24), 필터부(25), 제2증폭부(26), 제3증폭부(27)를 포함한다.

코어(21: 21a, 21b)와, 코어(21a, 21b)에 감긴 코일(22a, 22b, 22c)은 사운드 출력 시 사운드 출력부(13)에서 발생되는 전자기력을 검출한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 코일(22a, 22b, 22c)은 전류가 흐르게 되고, 사운드 출력부(13)에서 형성된 자기장에 의해 전기 저항이 변하게 된다. 즉, 사운드 출력 시 사운드 출력부(13)에서 발생되는 자기장이 자기 변환기(20)의 코일(22a, 22b, 22c)에 가해져 전자기력이 발생되면 이를 검출하고, 이 전자기력을 변환부(23) 및 필터부(25)로 전송한다.

변환부(23)는 코일(22a, 22b)에 의해 검출된 전자기력을 주파수로 변환하고, 변환된 주파수를 제1증폭부(24)로 전송하고, 제1증폭부(24)는 변환된 주파수를 일정 크기로 증폭하고 제3증폭부(27)로 전송한다. 여기서 변환된 주파수를 제1증폭부(24)로 전송하기 전에 변환된 주파수의 노이즈를 제거하는 필터부(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하다.

필터부(25)는 코일(22c)에서 검출된 전자기력이 주파수로 변환되어 입력되면 이 주파수의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 주파수를 제2증폭부(26)로 전송하고, 제2증폭부(26)는 노이즈가 제거된 주파수를 일정크기로 증폭하고 제3증폭부(27)로 전송한다. 이때 자기 변환기(20)는 코일(22c)에 검출된 전자기력을 주파수로 변환하는 변환부(미도시)도 더 포함한다.

제3증폭부(27)는 제1증폭부(24)와 제3증폭부(26)에서 전송된 주파수를 가산 하는 가산 증폭기로, 가산된 주파수를 디지털 신호 분석기(40)로 전송한다. 이때 주파수는 아날로그 신호의 주파수이다.

디지털 신호 분석기(30)는 자기 변환기(20)의 제3증폭부(27)에서 전송된 주파수를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호로 변환된 주파수는 시간적으로 해석된 것으로, 이를 퓨리에 변환(Fourier Transform)하여 주파수적으로 해석한 후 이 데이터를 단말기(40)로 전송한다.

여기서 디지털 신호 분석기(30)는 복수의 자기 변환기(20)의 연결이 가능하여 복수 채널 스피커의 사운드 출력을 검사하는 것이 가능하고, 또한 단말기(40) 내부에 마련하는 것도 가능하다.

단말기(40)는 테스트용 신호를 선택 입력하는 입력부(미도시)와, 사운드 출력의 정상 여부와 비정상적인 사운드의 출력 검사 결과를 표시하는 표시부(미도시)와, 디지털 신호 분석기(30)로부터 전송된 퓨리에 변환된 데이터에 기초하여 사운드 출력의 정상 여부를 검사하는 제어부(미도시)를 포함한다. 즉, 해당 사운드 출력부(13) 통해 출력된 사운드에 대응하는 테스트용 신호와 퓨리에 변환에 의해 주파수적으로 해석된 데이터를 비교하여 주파수적으로 해석된 데이터가 테스트용 신호와 동일하면 해당 전기기기의 사운드 출력을 정상으로 판단하고, 동일하지 않으면 전기기기의 사운드 카드(미도시) 또는 사운드 출력부(13) 등의 이상으로 판단한다.

이때 단말기(40)의 제어부는 사운드가 비정상적으로 출력되었다고 판단되면 미리 저장된 기준 데이터와 퓨리에 변환된 데이터를 비교하여 사운드의 비정상적 출력에 대한 원인을 검사한다. 여기서 미리 저장된 기준 데이터는 전기기기의 사운드 카드나 스피커의 고장 시 발생하는 사운드의 주파수 데이터이다.

여기서 시간적 해석과 주파수적 해석을 설명하면, 1khz의 사인파가 있다면 시간적 해석은 1초에 천번 상하로 움직이는 파형을 표현한 것이고, 주파수적 해석은 1khz에 해당하는 주파수 파형만을 표현한 것이다.

이와 같이 전기기기의 사운드 출력 시 전자기력을 검출하여 전기기에서 출력되는 사운드에 대한 정상 출력 여부 검사를 수행함으로써 주변 소음의 영향없이 사운드 출력의 정상 여부를 검사할 수 있어 사운드의 검출력을 높일 수 있다. 또한 전기기기의 사운드 검사를 무인 자동화로 수행할 수 있어, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다.

또한 전기기기에서 사운드 출력 시 검출된 전자기력에 대응하는 주파수를 분석함으로써, 전기기기의 검사 계측 편차를 균일화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면 전기기기에서 사운드가 비정상적으로 출력되는 경우 해당 전기기기에서 사운드 출력 시 검출된 전자기력에 대응하는 주파수를 분석함으로써, 사운드의 비정상적 출력에 대한 원인을 파악할 수 있어 이 원인에 대해 신속하게 대처할 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 사운드 검사 방법의 순서도로서, 도 4를 참조하여 설명하도록 한다. 여기서 도 4는 퓨리에 변환에 따른 주파수적 해석을 도시화한 것이다.

우선, 사운드 출력 검사를 수행하고자 하는 전기기기(10)를 자기 변환기(20) 와 인접한 곳에 위치시킨다. 이때 전기기기(10)가 2채널의 사운드 출력부(13)를 가진다면 자기 변환기(20)는 2채널의 사운드 출력부(13)와 각각 인접한 곳에 위치한다.

다음 단말기(40)를 통해 복수의 테스트용 신호 중 적어도 하나의 테스트용 신호를 선택한다. 이때, 전기기기(10)가 2채널의 사운드 출력부(L, R)를 가진다면 각 사운드 출력부를 통해 출력할 두 개의 테스트용 신호를 선택한다.

아울러 좌 측 사운드 출력부(L)의 테스트용 신호는 400Hz 주파수의 신호이고 우측 사운드 출력부(R)의 테스트용 신호는 1KHz 주파수의 신호가 선택되었다고 가정한다.

다음 선택된 두 테스트용 신호(400Hz, 1KHz)를 두 사운드 출력부의 테스트용 신호로 각각 설정(101)하고 이를 단말기(40)에 저장한다.

그리고 단말기(40) 내의 사운드 카드를 통해 두 테스트용 신호를 전기기기(10)로 전송하고, 전기기기(10)는 두 테스트용 신호를 판별하여 두 테스트용 신호를 각각 대응하는 사운드 출력부(L, R)로 전송하고, 각 사운드 출력부(L, R)는 테스트용 신호에 대응하는 사운드를 출력(102)시킨다.

또는 단말기(40)를 통해 선택된 두 테스트용 신호를 신호 발생기(미도시)로 전송하고, 이때 신호 발생기는 테스트용 신호를 전기기기(10)로 전송하고, 전기기기(10)는 두 테스트용 신호를 판별하여 두 테스트용 신호를 각각 대응하는 사운드 출력부(L, R)로 전송하고, 각 사운드 출력부(L, R)는 테스트용 신호에 대응하는 사운드를 출력(102)시킨다.

다음, 전기기기(10)의 2채널 사운드 출력부(L, R)를 통해 사운드가 각각 출력되면, 각 채널의 사운드 출력부에서 발생되는 자기장에 의해 자기 변환기(20)는 전자기력이 발생되어 자기 변환기(20)를 통해 전자기력이 각각 검출(103)된다.

이때 전자기력은 지향성으로, 인접한 작업 영역에서 동일 주파수의 사운드가 출력되어도 인접한 작업 영역의 다른 전기기기의 사운드에 영향을 받지 않고 해당 전기기기의 사운드만을 검출할 수 있다.

다음 2채널 사운드 출력부(L, R)에 인접하여 각각 설치된 자기 변환기(20)를 통해 전자기력이 검출되면, 각 자기 변환기(20)는 검출된 전자기력을 주파수로 변환(104)한 후 노이즈를 제거(105)하고, 일정 크기로 증폭한다.

그리고, 각각의 자기 변환기(20)는 노이즈 제거 및 증폭된 주파수를 디지털 신호 분석기(30)로 전송한다. 이때 디지털 신호 분석기(30)로 전송되는 주파수는 아날로그 신호이다.

디지털 신호 분석기(30)는 각각의 자기 변환기(20)에서 전송된 아날로그 신호의 주파수를 디지털 신호의 주파수로 변환한다. 이때 디지털 변환된 주파수는 시간적으로 해석된 것으로, 디지털 신호 분석기(30)는 이 주파수를 퓨리에 변환(106)하여 주파수적으로 해석된 데이터로 생성하고 주파수적으로 해석된 데이터를 단말기(40)로 전송한다.

여기서 주파수적 해석은 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 좌측 사운드 출력부(L)의 테스트용 신호는 400Hz의 주파수이고 우측 사운드 출력부(R)의 테스트용 신호는 1kHz(즉, 1000Hz)의 주파수로, 도 4에 도시된 바와 같이 주파수적으로 해석 된 데이터를 보면 400Hz의 주파수와 1kHz(즉, 1000Hz)의 주파수의 파형이 표현되었음을 알 수 있다. 아울러 여기서 P는 파워에 의해 노이즈이다.

다음 단말기(40)는 저장된 테스트용 신호와 주파수적으로 해석된 데이터를 비교하고 분석(107)하여 각 사운드 출력부의 테스트용 신호의 주파수가 주파수적으로 해석된 데이터에 모두 존재하면 2채널의 사운드 출력부가 모두 정상이라고 판단하고, 이 판단 결과를 단말기(40)를 통해 표시한다.

만약, 주파수적으로 해석된 데이터에 하나의 테스트용 신호의 주파수만 존재하면 존재하지 않는 테스트용 신호의 주파수를 출력하는 사운드 출력부의 이상으로 판단하고, 이 판단 결과를 단말기(40)를 통해 표시한다. 또한, 주파수적으로 해석된 데이터에 두 테스트용 신호의 주파수가 모두 존재하지 않으면 2채널 사운드 출력부의 이상으로 판단하고 이 판단 결과를 단말기(40)를 통해 표시한다.

이와 같이 적어도 하나의 사운드 출력부의 사운드 출력이 비정상이라고 판단되면, 미리 설정된 기준 데이터와 퓨리에 변환된 데이터를 비교하여 사운드 출력의 비정상적인 원인을 검사하고, 그 검사 결과를 단말기(40)를 통해 표시한다. 이에 따라 작업자가 단말기(40)에 표시된 검사 결과를 시각적으로 확인함으로써 작업자는 그 원인에 대해 적절히 조치할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 사운드 감지 시스템의 구성도이다.

도 2는 실시예에 따른 사운드 감지 시스템에 포함된 자기 변환기의 상세 구성도이다.

도 3은 실시예에 따른 사운드 감지 방법의 순서도이다.

도 4는 실시예에 따른 사운드 감지 시스템의 퓨리에 변환에 따른 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 전기기기 20: 자기 변환기

30: 디지털 신호 분석기 40: 단말기

Claims (7)

1. 사운드를 출력하는 전기기기;

   상기 사운드 출력 시 전자기력을 검출하고, 상기 전자기력을 주파수로 변환하는 자기 변환기;

   상기 주파수에 기초하여 상기 사운드 출력이 정상인지를 검사하는 단말기를 포함하는 사운드 검사 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 변환기는,

   상기 사운드 출력시 발생되는 자기장에 의한 전자기력을 검출하는 코일;

   상기 전자기력을 주파수로 변환하는 변환부를 포함하는 사운드 검사 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 자기 변환기는,

   상기 주파수의 노이즈를 제거하는 필터부;

   상기 노이즈가 제거된 주파수를 증폭시키는 증폭부를 더 포함하는 사운드 검사 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주파수를 퓨리에 변환하여 주파수적으로 해석하는 디지털 신호 분석기를 더 포함하는 사운드 검사 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 단말기는,

   상기 퓨리에 변환된 데이터와 설정 주파수를 비교하여 상기 사운드가 정상 출력 여부를 검사하고, 상기 검사 결과를 표시하는 사운드 검사 시스템.
6. 테스트용 주파수를 설정하고,

   상기 테스트용 주파수에 대응하는 사운드를 전기기기를 통해 출력하고,

   상기 사운드 출력 시 발생하는 전자기력을 검출하고,

   상기 전자기력을 주파수로 변환하고,

   상기 주파수에 기초하여 상기 사운드 출력의 정상 여부를 검사하고,

   상기 검사 결과를 표시하는 사운드 검사 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 주파수에 기초하는 것은,

   상기 주파수를 퓨리에 변환하여 주파수적으로 해석하는 것을 더 포함하는 사운드 검사 방법.

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