KR101756185B1 - Apparatus for linear encoder using imaging sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선형 엔코더 장치에 관한 것으로, 이미징 센서를 이용한 선형 엔코더 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치.는 픽셀 변화를 인식하여 픽셀 정보를 획득하는 이미징 센서와, 픽셀 정보를 변위 신호로 전환하는 전환부 및 변위 신호를 이용하여 선형 엔코더에 대한 구동 신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다. The present invention relates to a linear encoder apparatus, and more particularly, to a linear encoder apparatus using an imaging sensor.
A linear encoder device of a scaleless type using an imaging sensor according to the present invention includes an imaging sensor for recognizing a pixel change and obtaining pixel information, a switch for switching pixel information into a displacement signal, And a driving unit for outputting a driving signal.

Description

이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치{APPARATUS FOR LINEAR ENCODER USING IMAGING SENSOR} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a linear encoder,

본 발명은 선형 엔코더 장치에 관한 것으로, 이미징 센서를 이용하고 스케일을 구비하지 아니한 선형 엔코더 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a linear encoder device, and more particularly to a linear encoder device using an imaging sensor and not having a scale.

종래 기술에 따른 로봇 또는 모터의 구동은 원운동을 포함하지만, 기계적 또는 모터 자체가 직선 운동이 가능하도록 제안되어 왔다. The driving of a robot or a motor according to the prior art includes circular motions, but it has been proposed that mechanical or motor itself can perform linear motion.

리니어(선형)모터를 적용한 로봇은 선형 구동으로 인하여 인젝션 펌프, 이송기, 가공기, 공장 자동화 분야 등 다양한 분야에 적용되어 활용되고 있다. Robots using linear motors are applied to various fields such as injection pump, feeder, processing machine, and factory automation due to linear drive.

종래 기술에 따른 선형 구동 제어를 위하여는 각 위치 인식을 수행하기 위한 구성으로써 엔코더가 장착되며, 일반적으로는 로타리 모터에 장착된 로타리 엔코더를 사용하는 방법 및 선형 스케일과 리드 헤드가 장착된 선형 엔코더를 사용하는 방법이 제안되었다. In order to perform the linear drive control according to the related art, an encoder is mounted as a structure for performing each position recognition. In general, a method using a rotary encoder mounted on a rotary motor and a linear encoder equipped with a linear scale and a lead head A method of using it has been proposed.

종래 기술에 따르면 자기장 방식 또는 광학식 선형 엔코더는 그 기본 구성으로서 스케일 및 리드헤드로 구분이 된다. According to the prior art, the magnetic field type or optical linear encoder is divided into a scale and a read head as its basic structure.

리드헤드는 스케일에서 들어보는 반응을 읽어서 위치정보를 인식하는 것으로, 자기장 방식은 스케일에 붙어 있는 N극, S극의 변화에 따라서 이동 정보를 인식하며, 광학식은 리드헤드에서 보내는 빛을 이용하여 스케일로부터 반사된 빛을 읽어서 위치를 인식한다. The read head recognizes the position information by reading the response received from the scale. The magnetic field method recognizes the movement information according to the change of the N pole and the S pole attached to the scale. The optical type recognizes the movement information by using the light sent from the lead head And recognizes the position.

전술한 종래 기술에 따른 선형 엔코더는 스케일이 없으면 구동이 불가능한 방식으로, 최근 리니어모터의 자석을 스케일로 대처하거나 일정한 보철기구를 이용한 리니어 엔코더 역시 제안되었으나, 이는 스케일이 다른 부품으로 교체가 되었을 뿐 스케일은 여전히 존재한다. The linear encoder according to the related art has been recently proposed to cope with a scale of a magnet of a linear motor or to use a certain prosthetic device in a manner that can not be driven without a scale. However, Is still present.

이러한 스케일은 제작 시 각 부분의 장착조건이 까다롭고, 이물질이나 외부요인으로 인한 손상에 취약한 문제점이 있다. These scales are difficult to mount at each part when manufactured, and are susceptible to damage due to foreign substances or external factors.

일례로, 광학식 엔코더에서 고 정밀도 스케일로 유리를 사용하는 경우, 길이가 길어지면 보관이 용이하지 않은 문제점이 있을 뿐 아니라, 높은 취성으로 인하여 깨지기 쉬운 문제점이 있다. For example, when a glass is used in a high-precision scale in an optical encoder, there is a problem that it is not easy to store if the length is long, and there is a problem that it is fragile due to high brittleness.

또한 일반적인 SUS재질도 외부의 찍힘이나 이물질이 붙으면 해당 부분에서 위치 정보 인식에 오류가 발생하는 문제점이 있다. In addition, a general SUS material also has a problem in that when an external stain or foreign substance is applied, an error occurs in the recognition of the position information in the relevant part.

자기장 방식의 선형 엔코더는 철가루나 금속계열의 이물질에 취약하며, 광학식 선형 엔코더와 같이 스케일의 흠집에 취약성이 존재하는 문제점이 있다.Magnetic field type linear encoders are vulnerable to foreign materials such as iron or metal, and there is a problem that there is a vulnerability to scale scratches such as optical linear encoders.

뿐만 아니라, 중, 장거리 이송에 있어 스케일은 이송 가격의 부담 요인으로서, 이송거리가 길어질수록 추가 가격이 발생하고 장착에 비용이 발생하는 문제점이 있다.
In addition, the scale is a burden factor of the transport price in medium and long distance transport, and the longer the transport distance, the more the additional price is generated and the installation cost is increased.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이미징 센서를 이용하여 픽셀(Pixel) 변화를 인식함으로써, 별도의 물리적인 스케일을 구비하지 않는 선형 엔코더 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a linear encoder device which does not have a separate physical scale by recognizing a pixel change using an imaging sensor.

본 발명에 따른 이미징 센서를 이용한 선형 엔코더 장치는 픽셀 변화를 인식하여 픽셀 정보를 획득하는 이미징 센서와, 픽셀 정보를 변위 신호로 전환하는 전환부 및 변위 신호를 이용하여 선형 엔코더에 대한 구동 신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다.
A linear encoder apparatus using an imaging sensor according to the present invention includes an imaging sensor for recognizing a pixel change and acquiring pixel information, a switching unit for switching pixel information to a displacement signal, and a drive unit for outputting a drive signal to the linear encoder And a drive unit for driving the motor.

본 발명의 구성에 따르면, 별도의 물리적 스케일을 구비하지 아니하고도, 이미징 센서를 이용하여 복수의 축에 대한 위치 정보를 전달받는 것이 가능하고, 획득한 2축 위치 정보를 이용하여 1개의 제품으로 구현하여 2개의 모터 구동이 가능하여 구성 부품을 최소화하고 경제성을 상승시키는 효과가 있다. According to the configuration of the present invention, it is possible to receive position information on a plurality of axes by using an imaging sensor without having a separate physical scale, and to realize a single product using the acquired two-axis position information So that it is possible to drive two motors, thereby minimizing the number of components and increasing the economical efficiency.

본 발명에 따르면, 추가적인 기구물 또는 자석(마그넷)을 구비하지 아니하고 단순히 이미징 센서를 장착하여 선형 엔코더를 구현하는 것이 가능하며, 중, 장거리 이송 시 물리적인 스케일을 구비하지 아니함에 따라 이송 가격 측면에서 이득이 높은 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to implement a linear encoder by simply mounting an imaging sensor without an additional mechanism or a magnet (magnet), and it is possible to realize a linear encoder without gain of physical scale This is highly effective.

또한, 본 발명에 따르면 물리적인 스케일을 구비하지 아니하여 스케일의 손상에 대한 어떠한 방지책도 구비하지 아니하여도 되므로, 내구성이 높고 관리가 용이한 효과가 있다. In addition, according to the present invention, since there is no physical scale and no measures for preventing scale damage are provided, durability is high and management is easy.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치를 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram showing a non-scale linear encoder apparatus using an imaging sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, And advantages of the present invention are defined by the description of the claims.

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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited component, step, operation, and / Or added.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치는 픽셀 변화를 인식하여 픽셀 정보를 획득하는 이미징 센서(100)와, 픽셀 정보를 변위 신호로 전환하는 전환부(300) 및 변위 신호를 이용하여 선형 엔코더에 대한 구동 신호를 출력하는 구동부(400)를 포함하여 구성된다. 1, a non-scale linear encoder apparatus using an imaging sensor according to an embodiment of the present invention includes an imaging sensor 100 for recognizing a pixel change and acquiring pixel information, And a driving unit 400 for outputting a driving signal to the linear encoder using the displacement signal.

본 발명의 실시예에 따른 이미징 센서(100)는 마우스나 트랙볼 등에 사용되는 형태의 이미징 센서이고, 이미징 센서(100)의 특성상 X축 및 Y축의 정보(픽셀 변화)를 인식한다. The imaging sensor 100 according to the embodiment of the present invention is an imaging sensor used for a mouse, a trackball, and the like, and recognizes the information (pixel change) on the X axis and the Y axis due to the characteristics of the imaging sensor 100.

즉, 본 발명에 따르면 하나의 센서로 최대 2개축의 위치 정보를 전달하는 것이 가능하다. That is, according to the present invention, position information of up to two axes can be transmitted to one sensor.

본 발명의 실시예에 따른 이미징 센서를 이용한 선형 엔코더 장치는 물리적인 스케일을 구비하지 않음에 그 특징이 있으며, 자체적으로 계산식을 구비하여 픽셀 변화를 인식하는 이미징 센서(100)를 포함하여 구성된다. The linear encoder device using the imaging sensor according to the embodiment of the present invention does not have a physical scale and is characterized in that it includes an imaging sensor 100 that recognizes a pixel change by having a calculation formula itself.

이미징 센서(100)는 광학식 기반으로, LED, 레이져 및 적외선 중 어느 하나를 광원으로 이용하고, X, Y 축의 픽셀 변화를 인식하여 픽셀 정보를 획득하고, 이를 전환부(300)로 전송한다. The imaging sensor 100 is based on an optical system and uses any one of an LED, a laser, and an infrared ray as a light source. The imaging sensor 100 acquires pixel information by recognizing a pixel change in the X and Y axes and transmits the pixel information to the switching unit 300.

전환부(300)는 픽셀 정보를 변위 신호로 전환하여 구동부(400)로 전달하고, 이는 구동 드라이브 또는 컨트롤러가 인식이 가능한 신호로 변환된다. The switching unit 300 converts the pixel information into a displacement signal and transmits it to the driving unit 400, which is converted into a signal that can be recognized by the driving drive or the controller.

전환부(300)는 이미징 센서(100)로부터 픽셀 정보를 수신하고, 각 축에 대한 위치 정보를 이용하여 이를 변위 신호로 전환한다. The switching unit 300 receives the pixel information from the imaging sensor 100, and uses the positional information of each axis to convert it into a displacement signal.

본 발명의 실시예에 따른 구동부(400)는 전술한 바와 같이 X축 및 Y축 정보를 읽는 이미징 센서(100)의 이용에 따라, 2개의 모터 구동이 가능하며, 변위 신호를 수신하여 이를 구동용 라인드라이브 신호, 구동용 디지털 신호, 구동용 시리얼 통신 신호, 구동용 아날로그 신호 중 적어도 어느 하나인 구동 신호를 출력하여 선형 엔코더를 구동시킨다. The driving unit 400 according to the embodiment of the present invention can drive two motors according to the use of the imaging sensor 100 for reading X-axis and Y-axis information as described above, A drive signal, at least one of a line drive signal, a drive digital signal, a drive serial communication signal, and a drive analog signal to drive the linear encoder.

이 때, 구동용 아날로그 신호를 출력하기 위한 구동부(400)는 DAC를 포함한다. In this case, the driving unit 400 for outputting the driving analog signal includes a DAC.

본 발명의 실시예에 따르면, 픽셀 정보 및 변위 신호 중 적어도 어느 하나에 대하여 노이즈 제거를 수행하는 신호 필터(200)를 더 포함하는 것이 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, it is preferable to further include a signal filter 200 for performing noise removal on at least one of the pixel information and the displacement signal.

일례로, 픽셀 정보에 대한 신호 필터(200a)는 이미징 센서(100)와 전환부(300) 사이에 배치되고, 변위 신호에 대한 신호 필터(200b)는 전환부(300)와 구동부(400) 사이에 배치되어, 이미징 센서가 획득한 픽셀 정보 및 전환부가 출력하는 신호에 대하여 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다.
For example, the signal filter 200a for the pixel information is disposed between the imaging sensor 100 and the switching unit 300, and the signal filter 200b for the displacement signal is disposed between the switching unit 300 and the driving unit 400 And performs the function of removing noise from the pixel information acquired by the imaging sensor and the signal output by the switching unit.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 이미징 센서 200: 신호 필터
300: 전환부 400: 구동부100: imaging sensor 200: signal filter
300: switching part 400: driving part

Claims (6)

X, Y 축 각각의 픽셀 변화를 인식하여 픽셀 정보를 획득하는 이미징 센서;
상기 픽셀 정보를 수신하고, 각 축에 대한 위치 정보를 이용하여 이를 변위 신호로 전환하는 전환부; 및
상기 변위 신호를 이용하여 선형 엔코더에 대한 구동 신호로서, 2개의 모터를 구동시키는 상기 구동신호를 출력하는 구동부
를 포함하는 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치.
An imaging sensor for recognizing pixel changes of each of the X and Y axes to obtain pixel information;
A switching unit which receives the pixel information and converts the position information to a displacement signal using position information about each axis; And
And a drive unit for outputting the drive signal for driving the two motors as a drive signal for the linear encoder using the displacement signal,
And an imaging sensor including the imaging sensor.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이미징 센서는 광학식 기반으로, LED, 레이져 및 적외선 중 어느 하나를 광원으로 이용하는 것
인 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치.
The method according to claim 1,
The imaging sensor is based on an optical type and uses either an LED, a laser or an infrared ray as a light source
Scale - free Linear Encoder Device Using Imaging Sensor.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 변위 신호를 수신하여, 이를 구동용 라인드라이브 신호, 구동용 디지털 신호, 구동용 시리얼 통신 신호, 구동용 아날로그 신호 중 적어도 어느 하나인 구동 신호를 출력하여 상기 선형 엔코더를 구동시키는 것
인 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치.
The method according to claim 1,
The driving unit receives the displacement signal and drives the linear encoder by outputting the driving signal, which is at least one of a driving line drive signal, a driving digital signal, a driving serial communication signal, and a driving analog signal
Scale - free Linear Encoder Device Using Imaging Sensor.
제1항에 있어서,
상기 픽셀 정보 및 변위 신호 중 적어도 어느 하나에 대하여 노이즈 제거를 수행하는 신호 필터를 더 포함하는 것
인 이미징 센서를 이용한 스케일 무 장착형 선형 엔코더 장치.
The method according to claim 1,
And a signal filter for performing noise removal on at least one of the pixel information and the displacement signal
Scale - free Linear Encoder Device Using Imaging Sensor.
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