KR101520016B1

KR101520016B1 - 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 및 회전장치의 제어방법

Info

Publication number: KR101520016B1
Application number: KR1020140135134A
Authority: KR
Inventors: 이수영
Original assignee: (주)크로닉디앤씨
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-05-14

Abstract

자기식 엔코더를 이용한 회전장치 및 회전장치의 제어방법을 개시한다. 자기식 엔코더를 구비하는 회전장치는 상기 구비된 엔코더를 이용하여 상기 회전장치의 위치값을 산출하는 회전모듈. 회전장치외부의 기기 및 상기 회전장치 외부의 시스템으로부터 상기 회전장치를 제어하는 신호를 송수신하는 통신모듈, 회전모듈에 의해 산출된 상기 회전장치의 위치값과, 외부기기, 외부 시스템 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 회전장치의 움직임을 조정하는 제어모듈을 포함한다.

Description

자기식 엔코더를 이용한 회전장치 및 회전장치의 제어방법 {Rotating Device for Using Magnetic Encoder and Processing Method thereof}

본 발명은 회전장치 및 회전 장치의 제어방법에 관한 것으로서, 구체적으로 자기식 엔코더(Encoder)를 이용한 회전장치 및 그 회전장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.

종래의 CCTV(Closed-circuit television)용 회전장치는 회전제어 및 위치제어를 위해 센서를 이용한다. 회전제어 및 위치제어에 이용되는 센서에는 포텐션미터(Potentiometer), 포토센서(Photo sensor) 및 엔코더(Encoder) 등이 있다. CCTV는 회전장치의 정밀한 위치제어 및 속도제어를 위해 분해능이 높은 센서를 사용해야 한다. 이때, 엔코더는 분해능이 높은 센서로 사용되며, 그 중에서도 광학식 엔코더를 사용하는 것이 일반적이다.

하지만, 종래의 광학식 엔코더는 온도, 습도, 먼지 등과 같은 환경요인과 충격에 취약하여, 실외에 설치되는 CCTV 용 회전장치에 부적합하다.

자기식 엔코더(Magnetic Encoder)는 종래의 광학식 엔코더(Optical Encoder)에 비해 환경요인의 영향을 보다 적게 받는다. 광학식 엔코더 대신 자기식 엔코더를 실외의 CCTV 및 여러 회전장치에 적용하는 경우, 회전장치에서 발생하는 진동에 의해 발생되는 문제 및 외부환경에 노출되어 발생할 수 있는 문제 등을 해결할 수 있다. 이에 따라, 회전기의 에러율(Error Rate) 및 고장률을 감소 시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로, 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 및 회전장치의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 자기식 엔코더를 구비하는 회전장치는 구비된 엔코더를 이용하여 상기 회전장치의 위치값을 산출하는 회전모듈, 회전장치외부의 기기 및 상기 회전장치 외부의 시스템으로부터 상기 회전장치를 제어하는 신호를 송수신하는 통신모듈, 회전모듈에 의해 산출된 상기 회전장치의 위치값과, 외부기기, 외부 시스템 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 제어모듈을 포함한다.

회전장치의 위치 값은 회전장치의 수직좌표와 수평좌표를 포함하는 것을 특징으로 한다.

외부시스템은 PLC(Programmable Logic Controller) 와 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)를 포함한다.

회전장치는 외부물체(Target)을 감시하기 위한 CCTV(Closed Circuit Television)을 포함한다.

제어모듈은 외부기기와 연동하여 상기 외부기기의 가변저항 값에 따라 상기 회전장치의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 회전 장치 제어 시스템은 자기식 엔코더를 구비하는 회전장치 및 회전장치와 통신하는 외부기기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 자기식 엔코더를 구비하는 회전장치를 제어하는 방법은 구비된 자기식 엔코더를 이용하여 회전장치의 위치값을 획득하는 단계, 획득된 회전장치의 위치값과 상기 회전장치 또는 외부기기 또는 외부 시스템 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하는 단계 및 비교결과에 따라 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 단계를 포함한다.

비교결과에 따라 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 단계는 회전장치의 구동 속도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

비교결과에 따라 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 단계는 회전장치를 조정하는 조정기기와 연동하여 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 것을 특징으로 한다.

회전장치의 움직임을 조정하는 단계는 비교결과로서 획득한 위치 값의 차이 값 또는 비율 값이 기 설정된 값 이상일 경우, 상기 회전장치의 위치를 변경시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 자기식 엔코더를 회전장치에 구비하여 회전장치의 고정밀 저속 구동을 가능하게 하여 회전장치에 의한 관제 및 감시를 보다 정확히 수행할 수 있도록 한다.

아울러, 회전장치가 원거리의 타겟(Target)을 관찰하기 위해 고배율 랜즈의 줌인(Zoom in) 기능을 사용할 경우 관찰 타겟이 디스플레이화면을 벗어나지 않고 관찰자가 원하는 화면이 신속 정확하게 표출될 수 있도록 지원한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전장치의 제어 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 회전장치 제어 방법이 실행될 수 있는 컴퓨터 장치의 일 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 ‘모듈’ 이라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 직접 회로, 직접 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템은 자기식 엔코더(111) 및 통신모듈(130)을 구비한 회전장치(100)를 포함하고, 회전장치(100)와 통신하는 PLC(200) 및 SCADA(300)를 포함하는 외부 시스템으로 이루어진다. 여기서, 회전장치(100)는 외부 감시 및 관찰을 수행하는 CCTV(Closed Circuit Television) 및 각종 카메라 등을 포함한다.

회전장치(100)는 구비된 자기식 엔코더(111)를 이용하여 회전장치(100)의 위치 좌표 값을 획득하고, 획득된 위치 좌표 값과 회전장치(100) 또는 외부기기(도면 미도시) 또는 외부 시스템(200,300) 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체(Target)의 위치 값을 비교한다. 이후, 비교 결과에 따라 회전장치(100)의 움직임이 제어된다.

또한, 회전장치(100)에 구비된 통신모듈(130)은 외부기기(도면 미도시) 또는 외부 시스템(200,300)과 통신하여 회전장치(100)의 움직임을 제어하도록 한다. 여기서, 외부 시스템에는 도 1에 도시된 바와 같이 PLC(200) 및 SCADA(300)가 포함된다. PLC(Programmable Logic Controller, 200)는 산업 플랜트(Industrial Plant)를 자동 제어 및 감시하는 시스템이고, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition, 300)는 감시 제어 및 데이터 취득 시스템이다. 일반적으로 SCADA 는 산업 제어 시스템(Industrial Control Systems, ICS)을 기반으로 작업공정을 감시하고 제어한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템을 보다 상세히 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 회전장치(100)는 회전모듈(110), 제어모듈(120) 및 통신모듈(130)를 포함한다.

회전모듈(110)은 자기식 엔코더를 이용하여 회전장치의 위치값을 산출한다. 이를 위한 회전 모듈(110)은 자기식 엔코더(111) 컨트롤 보드 (113) 및 구동부(115)를 포함한다.

자기식 엔코더(111)는 회전장치(100)의 움직임과 위치를 검출하고, 검출된 신호를 컨트롤 보드(113)으로 전달한다.

컨트롤 보드(113)은 자기식 엔코더(111)로부터 전달받은 검출 신호에 따라 회전장치의 움직임과 위치 정보를 제어모듈(120)으로 전달한다. 이때, 위치정보는 회전장치(100)의 수직 수평 좌표 값을 포함한다. 아울러, 위치정보에는 회전장치의 회전 각도 및 회전 속도 등도 포함 될 수 있다.

제어모듈(120)은 회전모듈에 의해 산출된 회전장치(100)의 위치값과, 회전장치(100) 또는 외부기기 또는 외부시스템(200,300) 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하여, 비교 결과에 따라 회전장치의 움직임을 조정한다. 이를 위한 제어모듈(120)은 제어부(121) 및 컨트롤보드(123)를 포함한다.

제어부(121)는 회전모듈(110)로부터 회전장치(100)의 위치값을 전달 받고, 회전장치 또는 외부기기 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 전달 받는다. 그러면. 제어부(121)는 전달받은 회전 장치의 위치값과 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하고, 비교 결과에 따라 회전장치(100)의 움직임을 조정한다. 예컨대, 제어부(121)는 상기 비교 값의 차이 또는 비율이 기 설정된 값 이상일 경우, 회전 장치(100)의 위치를 모니터링 된 물체의 위치로 변경 하기 위한 구동 신호를 생성 가능하다.

컨트롤 보드(123)은 제어부(121)로부터 회전장치(100)의 움직임을 조정하기 위한 신호를 전달 받고, 전달받은 신호를 변환하여 회전모듈(110)의 컨트롤 보드(113)로 전달한다. 그러면, 컨트롤 보드(113)로 전달된 신호가 변환되어 구동부(115)로 전달되고, 회전장치(110)의 위치 및 움직임이 제어된다. 여기서 회전장치(100)의 움직임에는 회전속도, 회전 방향 등이 포함된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 자기식 엔코더를 이용한 회전장치 시스템은 외부기기(400)를 포함하며, 외부기기(400)의 제어신호에 따라 회전장치(100)의 위치가 제어된다.

외부기기(400)의 제어신호에 따라 회전장치(100)의 위치를 제어하기 위해, 회전장치(100)의 위치 값(예컨대, 수직좌표, 수평좌표)데이터를 외부기기(400)의 메인 컨트롤 모듈(410)에 전송한다. 그러면, 외부기기(400)에 탑재된 소프트웨어가 모니터링 된 물체의 위치 값과 회전장치(100)로부터 전달받은 위치 값을 비교 하여 회전장치(100)의 움직임을 제어 할 수 있다. 이때, 움직임을 제어에는 외부기기(400)에 의해 회전장치의 위치 및 회전 속도 등이 제어되는 것이다.

외부기기(400) 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 외부기기(400)는 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 외부기기(400)는 유무선 통신망을 경유하여 회전장치(100)에 접속하기 위한 특정 어플리케이션을 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다. 즉, 단말기는 개인 PC인 것이 일반적이지만, 회전장치(400)와 서버-클라이언트 통신이 가능하다면 그 어떠한 단말기도 가능하며, 노트북 컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA 등 여하한 통신 컴퓨팅 장치를 모두 포함하는 넓은 개념이다. 한편, 외부기기(400)에 포함된 입출력 모듈(430)은 터치 스크린을 구비한 형태로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 입출력 모듈(430)에는 마우스, 조이스틱 등 다양한 형태의 입출력 기기가 포함된다.

다른 실시예에서는 사용자가 입출력 모듈(430)를 통해 관찰하고자 하는 타겟(Target)을 지정하여, 지정된 타겟의 정보를 회전장치(100)로 전달하여 회전장치가 타겟의 위치를 추적하도록 회전장치의 위치를 조정 가능하다.

또 다른 실시예에서는 회전장치(100)를 입출력 모듈(430)에 포함되는 컨트롤 조이스틱 등의 가변 저항에 의한 움직임과 연동하여 구동 속도를 보다 정밀하게 조절 할 수 있다.

이로써, 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용하는 회전장치(100)는 외부의 장비 또는 시스템 (예컨대, PLC, SKADA)들과 연동하여 원거리의 무인장비 시스템의 패널들을 정밀 감시 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전장치의 제어 흐름을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, S100 단계에서는 회전장치(100)에서 자기식 엔코더를 이용하여 위치 값을 획득하는 과정이 수행된다.

S200 단계에서는 자기식 엔코더를 이용하여 획득된 회전장치의 위치 값과, 회전장치, 외부기기, 외부시스템 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체(Target)의 위치 값을 비교하는 과정이 수행된다.

S300 단계에서는 위치 값의 비교결과에 따라 상기 회전장치의 움직임을 조정하는 과정이 수행된다. 예컨대, 회전장치의 위치값과 모니터링 된 위치 값의 차이 값 또는 비율 값이 기 설정된 값 미만인 경우, 회전장치의 위치를 그대로 유지하는 신호를 생성하여, 회전장치의 위치를 제어한다.

본 발명의 실시예에 따라 자기식 엔코더를 구비하여 회전장치(100)의 고정밀 저속 구동이 가능해지면 회전장치(100)의 주 목적인 관제와 감시를 보다 정확하게 수행 할 수게 된다. 예컨대, 원거리에 위치한 타겟(Target)을 관찰하기 위해 회전장치에 장착된 고배율 렌즈의 줌인(Zoon-in) 기능을 최대치로 사용할 경우, 관찰 타깃의 위치값과 회전장치의 위치값을 비교하여 회전장치의 위치를 제어하기 때문에 주 관찰 타겟이 디스플레이 화면을 벗어나지 않도록 디스플레이 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 회전장치 제어 방법은 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서(121)와, 메모리(123)와, 사용자 입력 장치(126)와, 데이터 통신 버스(126)와, 사용자 출력 장치(127)와, 저장소(128)를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스(122)를 통해 데이터 통신을 한다.

컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스(129)를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서(121)는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리(123) 및/또는 저장소(128)에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.

상기 메모리(123) 및 상기 저장소(128)는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 메모리(123)는 ROM(124) 및 RAM(125)을 포함할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 회전 장치 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

자기식 엔코더를 구비하는 회전장치에 있어서,
상기 구비된 엔코더를 이용하여 상기 회전장치가 회전하며 타겟(Target)이 되는 물체가 나타났을 때, 상기 타겟이 되는 물체의 움직임에 따라 물체의 수직좌표와 수평좌표를 포함하는 상기 물체의 위치값을 산출하고, 상기 회전장치의 수직방향 및 수평방향을 포함하는 회전 위치값을 산출하는 회전모듈;
상기 회전장치외부의 기기 및 상기 회전장치 PLC(Programmable Logic Controller) 와 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)인 외부 시스템으로부터 상기 회전장치를 제어하는 신호를 송수신하는 통신모듈;
상기 회전모듈에 의해 산출된 상기 회전장치의 회전 위치값과, 상기 물체의 위치값을 비교하여, 상기 비교결과로서 획득한 위치 값의 차이 값 또는 비율 값이 기 설정된 값 이상일 경우, 상기 회전장치의 위치를 변경시키도록 제어하고, 상기 외부기기와 연동하여 상기 외부기기의 가변저항 값에 따라 상기 회전장치의 움직임을 제어하는 제어모듈; 을 포함하는 회전장치.
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자기식 엔코더를 구비하는 회전장치를 제어하는 방법에 있어서,
상기 구비된 엔코더를 이용하여 상기 회전장치가 회전하며 타겟(Target)이 되는 물체가 나타났을 때, 상기 타겟이 되는 물체의 움직임에 따라 물체의 수직좌표와 수평좌표를 포함하는 상기 물체의 위치값을 산출하는 단계;
수직방향 및 수평방향을 포함하는 상기 회전장치의 회전 위치값을 산출하는 단계;
상기 산출된 회전장치의 위치값과 상기 회전장치 또는 외부기기 또는 외부 시스템 중 적어도 하나에 의해 모니터링 된 물체의 위치값을 비교하는 단계; 및
상기 비교결과에 따라,상기 비교결과로서 획득한 위치 값의 차이 값 또는 비율 값이 기 설정된 값 이상일 경우, 상기 회전장치의 위치를 변경시키도록 제어 상기 회전장치의 이동 방향과 구동 속도를 조정하거나, 상기 회전 장치 외부의 PLC(Programmable Logic Controller) 와 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)와 연동하여 상기 회전장치의 움직임을 조정 단계;
를 포함하는 회전장치 제어방법.
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