KR101888997B1 - 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

컴퓨터가 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법에 있어서, 상기 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하는 단계, 상기 공급전원의 진폭을 변조하는 단계 및 상기 공급전원의 주파수를 변조하는 단계; 를 포함하고, 상기 방법은, 상기 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는, 방법이 개시된다.

Description

초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OSCILLATION ELEMENT FOR ULTRASONIC WASHING}
본 발명은 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
초음파세척기는 주파수가 높은 초음파를 물 속에서 발생시켜 물 분자의 진동으로 과일이나 채소 등의 미세한 먼지나 잔류 농약을 제거하며, 주방용품이나 안경 등에도 이용될 수 있다.
비교적 쉽게 떨어지는 이물질에 유효하게 사용되며, 내부 깊숙이 보이지 않거나 손이 닿지 않는 미세한 틈 사이까지 단시간 내에 세척이 가능한 장점이 있다.
즉, 초음파세척은 물 등 세척용액에 전달되는 진동을 제어함으로써 그 효과가 달라질 수 있으며, 이는 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어함으로써 수행될 수 있다.
따라서, 더욱 효율적이고 확실한 세척기능을 제공할 수 있는 진동소자 제어기술의 개발이 요구되고 있다.
등록특허공보 제10-1736434호, 2017.05.10 등록
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 컴퓨터가 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법에 있어서, 상기 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하는 단계, 상기 공급전원의 진폭을 변조하는 단계 및 상기 공급전원의 주파수를 변조하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 상기 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진폭 및 주파수를 변조하는 단계는, 상기 진폭 및 주파수를 변조할 패턴을 결정하는 단계 및 상기 진폭 및 주파수를 상기 패턴에 따라 변조하여, 상기 기포의 운동을 상기 패턴에 따라 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어하는 단계는, 상기 세척영역에 구비된 복수의 센서 장치로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계 및 상기 획득된 정보에 기초하여 상기 패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 진동소자로부터 전달되는 진동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 결정하는 단계는, 상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여, 상기 기포의 운동이 상대적으로 약한 것으로 판단되는 센서 장치의 위치에 강한 진동이 전달되도록 하는 패턴을 결정할 수 있다.
또한, 상기 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 진동을 감지하는 제2 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 결정하는 단계는, 상기 복수의 센서 장치 각각에 대하여 상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보와 상기 제2 센서 모듈로부터 획득된 정보를 비교하는 단계 및 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 진동소자로부터 전달되는 진동과 상기 반사되는 진동이 증폭 또는 상쇄되도록 상기 패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 진동을 감지하는 제3 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 결정하는 단계는, 상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하는 단계 및 상기 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 상기 패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패턴을 결정하는 단계는, 상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체로부터 발생한 불순물의 위치를 판단하는 단계 및 상기 불순물을 상기 세척대상 객체로부터 이탈시킬 수 있도록, 상기 불순물의 위치에 강한 진동이 전달되도록 상기 패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 장치에 있어서, 상기 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하는 전원부, 상기 공급전원의 진폭을 변조하는 진폭 변조부 및 상기 공급전원의 주파수를 변조하는 주파수 변조부를 포함하고, 상기 장치는, 상기 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
개시된 실시 예에 따르면, 강력한 세척능력을 제공하면서도 그 세척범위가 넓고, 데드존이 없거나 적은 초음파 세척이 가능하도록 하는 진동소자 제어방법이 제공되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 입체형 초음파세척장치의 제어시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 세척장치 및 제어장치를 운용하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따라 다양한 파형을 만들어내는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 센서장치를 포함하는 세척시스템의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 센서장치를 이용하여 패턴을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 하나 이상의 진동소자 및 진동소자가 모듈에 고정되는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 일 실시 예에 따라 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 장치를 도시한 구성도이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
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 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 입체형 초음파세척장치의 제어시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 입체형 초음파세척장치의 제어시스템은 제어장치(100) 및 세척장치(200)를 포함한다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치로서 구성된다. 실시 예에 따라, 제어장치(100)는 세척장치(200)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있고, 전기적 또는 물리적으로 연결될 수 있으며, 제어장치(100)는 세척장치(200) 내부에 포함되거나, 세척장치(200)와 일체로서 구성될 수도 있으며, 그 형태 및 연결방식은 제한되지 않는다.
일 실시 예에서, 세척장치(200)는 하나 이상의 진동소자를 포함하고, 상기 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행할 수 있다.
또한, 제어장치(100)는 상기 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하고, 상기 공급전원의 진폭을 변조하고, 상기 공급전원의 주파수를 변조할 수 있다.
예를 들어, 세척장치(200)에 포함되는 진동소자는 초음파 진동소자일 수 있다. 따라서, 세척장치(200)는 초음파를 이용하여 세척용액에 기포를 발생시키거나 세척용액에 포함된 기포를 움직이게 하고, 이로써 세척용액에 담긴 세척대상 객체를 세척할 수 있다.
예를 들어, 세척장치(200)에 포함되는 진동소자는 24kHz 진동소자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
24kHz는 초음파 진동소자 중에서 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 것인데, 이 경우 넓은 파장과 진폭으로 인하여 강력한 세정이 가능한 특징이 있다.
다만, 넓은 파장과 진폭으로 인하여 넓은 데드존(dead zone)을 갖는 특징 또한 존재한다. 예를 들어, 단일신호를 인가할 때, 이로부터 발생하는 공진기포는 일정한 위치에서 오실레이션을 하며 수위(반파장)간격에 따라 강약의 구분이 발생한다.
개시된 실시 예에 따르면, 제어장치(100)는, 진동소자에 공급되는 공급전원을 다양하게 변조함으로써 데드존 문제를 해결하고, 세척력을 더욱 높일 수 있다.
도 2는 세척장치(200) 및 제어장치(100)를 운용하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 세척장치(200)에 포함된 진동소자(210 및 220), 세척영역(230) 및 세척영역(230)에 수용된 세척용액(240)이 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 진동소자(210 및 220)는 적어도 하나의 진동소자를 포함하는 모듈을 의미할 수 있다.
또한, 각각의 진동소자(210 및 220)에 공급전원을 인가하는 전원부(110 및 120)가 각각 도시되어 있다. 일 실시 예에서, 전원부(110 및 120)는 제어장치(100)와 연결되거나, 제어장치(100)에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 전원부(110)는 진동소자(210)에 정류된 교류전원을 인가할 수 있다. 이 경우, 진동소자(210)는 단일신호를 세척용액(240)에 인가하게 되며, 이로부터 공진기포(242)가 발생하고, 이로부터 세척용액(240)에서 발생하는 파동(300)에 의하여 공진기포(242)가 운동하게 된다.
공진기포(242)의 운동에 따라 세척용액(240)에 포함된 세척대상 객체가 세척되며, 세척 정도는 공진기포(242)의 움직임의 세기, 즉 진동의 세기 또는 파동(300)의 진폭 등에 비례하게 된다.
다만, 도2에 도시된 바와 같이, 이 경우 파동(300)의 마루와 골 사이의 마디 부분에 데드존이 발생하게 되어, 해당 부분의 세척력이 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 개시된 실시 예에 따른 제어장치(100)는 공급전원을 다변화하여 전원부(120)로 하여금 다양한 공급전원을 진동소자(220)에 인가하도록 제어하고, 이로써 불안정적이고 불규칙한 파형의 파동(310)을 발생시키고, 이에 따라 세척력을 높이고 세척범위를 확대하여 데드존 구간을 줄이고, 공진현상을 줄여 입체형 세척효과를 만들어낼 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따라 다양한 파형을 만들어내는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어장치(100)는 진동소자에 정류된 전원을 인가함으로써 파동(400)과 같은 단일 발진신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 파동(400)은 24kHz의 단일 발진신호일 수 있다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 소정의 주파수를 갖는 리플전압(ripple voltage)을 포함하는 공급전원(10)을 진동소자에 인가함으로써, 리플에 의하여 다소 불규칙해진 파동(410)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 공급전원(10)은 100~120Hz의 주파수를 갖는 리플 전압일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 참조하여, 일 실시 예에서, 제어장치(100)는 공급전원(20)의 주파수를 변조하여 공급전원을 다변화하고, 이로써 진동소자가 불규칙한 파형(420)을 발생시키도록 할 수 있다.
또한, 제어장치(100)는 이로부터 진동소자에 의하여 발생하는 주파수를 다변화할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(100)는 진동소자로 하여금 24kHz의 주파수를 단일 주파수가 아닌 23.5kHz 내지 24.5kHz 의 주파수를 시간과 속도, 밴드를 정하여 움직이면서 계속 발사하도록 할 수 있다.
이 경우, 시간 주기와 속도에 따라 주파수에 맞는 소리가 다르며, 진동자의 저항 값과 저항치가 계속 바뀌고 출력값이 바뀌면서 일정한 값을 유지하지 않기 때문에 충격파가 발생하고, 예로 20Hz와 1kHz의 효과가 동시에 같이 일어나 기포를 쳐 주는 현상이 발생, 세척력이 향상된다.
주파수는 규칙적으로 변환될 수도 있고, 무작위로 또는 기 설정된 패턴에 따라 변환될 수도 있다.
또한, 제어장치(100)는 주파수뿐 아니라 진폭을 함께 변조하여, 혼합변조를 통해 더욱 다변화된 파형을 만들어낼 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 파동(430)과 같이, 주파수 변조에 진폭 변조를 병행하여 다양한 패턴을 갖는, 혹은 불규칙한 파형을 만들어낼 수 있다.
이로써, 불안정적이고 비특이적인 파형이 만들어져 캐비테이션의 위치가 바뀌게 되고, 이로써 각각의 기포의 위치가 지속적으로 변하며 여러 방향으로 돌아다니게 되는데, 이는 세척력을 높이고 세척범위를 확대하여 데드존 구간을 줄이게 되고, 공진현상을 줄여 입체형 세척효과를 만들어낼 수 있다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 공급전원(20) 또는 이로부터 발생하는 발진신호의 진폭 및 주파수를 변조할 때, 소정의 패턴을 결정하고, 이로부터 진폭 및 주파수를 패턴에 따라 변조하여, 기포의 운동을 패턴에 따라 제어할 수 있다.
패턴은 불규칙한 패턴과 규칙적인 패턴, 소정의 규칙이나 공식에 따라 생성되는 패턴 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 세척영역 및 세척대상 객체의 위치, 상태, 성질 등에 기초하여 패턴을 결정할 수 있고, 세척용액에서 발생하는 파동 및 진동의 형태에 기초하여 패턴을 결정할 수도 있다.
이를 위하여, 개시된 실시 예에 따른 입체형 초음파세척장치의 제어시스템은 세척영역에 구비된 복수의 센서 장치를 더 포함한다.
또한, 제어장치(100)는, 복수의 센서 장치로부터 세척용액 내 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따라 센서장치를 포함하는 세척시스템의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 세척시스템(500) 및 세척시스템(500)에 포함된 세척영역(510), 전원부(520) 및 진동소자(530)가 도시되어 있고, 또한 세척영역(510)의 곳곳에 배치되어 있는 복수의 센서장치(540, 542)가 도시되어 있다.
복수의 센서장치(540, 542) 각각은 세척용액의 기포의 운동이나 진동, 파동을 인식할 수 있는 적어도 하나의 센서 모듈을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 모듈은 초음파 센서(수중 초음파 센서), 충격감지 센서 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제어장치(100)는 센서장치(540 및 542)로부터 각각 획득되는 정보에 기초하여, 센서장치(540)가 위치한 곳에서 감지되는 파동, 진동 및 기포의 움직임이 센서장치(542)가 위치한 곳에서 감지되는 파동, 진동 및 기포의 움직임보다 약하다는 것을 판단할 수 있다.
이로부터, 제어장치(100)는 센서장치(540)가 위치한 곳의 세척력이 상대적으로 떨어질 것으로 판단하고, 센서장치(540)가 위치한 곳의 기포의 움직임을 강화하는 방향으로 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라 센서장치를 이용하여 패턴을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 세척영역(510)에 배치되는 각각의 센서 장치(550)는, 진동소자(530)로부터 전달되는 진동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈(552)을 포함한다. 예를 들어, 제1 센서 모듈(552)은 진동소자(530)를 마주보는 방향으로 배치될 수 있다.
제어장치(100)는 제1 센서 모듈(552)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 제1 센서 모듈(552)로부터 획득된 정보에 기초하여, 기포의 운동이 상대적으로 약한 것으로 판단되는 센서 장치의 위치에 강한 진동이 전달되도록 하는 주파수 및 진폭의 변조패턴을 결정할 수 있다. 즉, 제어장치(100)는 해당 위치에 파동의 마루 부분이 위치하도록 하거나, 불규칙한 파형의 강한 에너지를 가지는 부분이 해당 위치에 전달될 수 있도록 하는 주파수 및 진폭의 변조패턴을 결정할 수 있다.
또한, 각각의 센서 장치(550)는, 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 진동을 감지하는 제2 센서 모듈(554)을 더 포함한다.
예를 들어, 제2 센서 모듈(554)은 진동소자(530)로부터 발생하는 진동이 세척영역의 맞은편 일 면으로부터 반사되는 것을 감지하기 위하여, 진동소자(530)의 반대방향을 바라보도록 배치될 수 있다.
제어장치(100)는, 제2 센서 모듈(554)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 복수의 센서 장치 각각에 대하여 제1 센서 모듈(552)로부터 획득된 정보와 제2 센서 모듈(554)로부터 획득된 정보를 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 진동소자(530)로부터 전달되는 진동과 반사되는 진동이 증폭 또는 상쇄되도록 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(100)는, 제1 센서 모듈(552)로부터 인식되는, 진동소자(530)로부터 직접 전달되는 파동과, 제2 센서 모듈(554)로부터 인식되는, 세척영역(510)의 일 면으로부터 반사되는 파동의 위상을 판단하고, 동일방향의 위상이 해당 위치에 전달되도록 하여 이를 증폭시키거나, 반대방향의 위상이 해당 위치에 전달되도록 하여 이를 상쇄시킬 수 있다.
실시 예에 따라서, 제어장치(100)는 특정 위치에 동일방향의 위상이 전달되도록 하여 진폭을 높임으로써 세척력을 높일 수 있다.
반대로, 제어장치(100)는 특정 위치에 대하여서는 반대방향의 위상이 전달되도록 하여, 서로 다른 방향으로 이동하는 기포가 충돌하는 충격파로 세척이 가능하도록 제어할 수도 있다.
또한, 제어장치(100)는 다수의 식기가 위치한 것으로 판단되는 위치가 존재하는 경우, 해당 부분의 파동을 증폭시켜 세척력을 높일 수도 있지만, 식기가 파손되지 않도록 해당 부분의 파동을 상쇄시키는 것도 가능하다.
제어장치(100)는 식기가 중첩되어 파손우려로 파동을 상쇄시킨 위치가 존재하는 경우, 해당 위치에 대한 정보를 음성 또는 디스플레이를 통해 출력함으로써 사용자로 하여금 해당 위치의 식기를 중첩되지 않게 재배치하라는 알림을 제공할 수 있다.
상기한 식기의 위치판단 및 성질을 판단하는 데에는, 추가적인 센서 장치가 이용될 수 있다.
본 명세서에서, 식기는 세척대상 객체의 일 예를 지시하는 것으로서, 각각의 실시 예에 따른 세척대상 객체는 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에서, 각각의 센서 장치(550)는, 세척영역에 포함된 세척대상 객체(600)로부터 반사되는 진동을 감지하는 제3 센서 모듈(556)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제3 센서 모듈(556)은 세척대상 객체(600)로부터 반사되는 진동을 감지하도록 세척대상 객체(600)를 바라보는 방향, 예로 좌측 및 우측 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배치될 수 있다. 실시 예에 따라서, 센서 장치(550)가 세척영역(550)의 저면에 위치하는 경우, 제3 센서 모듈(556)은 세척영역(550)의 저면에 대향하는 방향으로 배치될 수도 있다.
제어장치(100)는, 제3 센서 모듈(556)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 제3 센서 모듈(556)로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체(600)의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하고, 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 주파수 및 진폭의 변조패턴을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(100)는 제3 센서 모듈(556)로부터 수신되는 정보에 기초하여 세척대상 객체(600)로부터 반사된 진동을 감지하고, 이로부터 세척대상 객체(600)의 진동 흡수율 및 고유 주파수를 판단할 수 있다.
제어장치(100)는 이를 이용하여 주파수 및 진폭의 변조패턴을 결정하되, 실시 예에 따라서 세척대상 객체(600)의 고유 주파수와 유사한 진동이 세척대상 객체(600)에 전달되도록 하여, 공진효과를 이용하여 세척을 할 수 있다.
반대로, 제어장치(100)는 공진효과를 방지하기 위하여 세척대상 객체(600)의 고유 주파수와 유사한 진동이 세척대상 객체(600)에 전달되는 것을 지양할 수 있다.
또한, 제어장치(100)는 세척대상 객체(600)의 진동흡수율이 높을수록 더 강한 진동이 세척대상 객체(600)에 전달되도록 제어할 수 있으며, 마찬가지로 그 반대도 가능하다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는, 제3 센서 모듈(556)로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체(600)로부터 발생한 불순물의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 불순물은 식기에 붙어 있던 이물질일 수 있고, 실시 예에 따라 식기가 파손된 경우 그 파손된 조각일 수도 있다.
제어장치(100)는 불순물을 상기 세척대상 객체(600)로부터 이탈시킬 수 있도록, 불순물의 위치에 강한 진동이 전달되도록 하는 주파수 및 진폭의 변조패턴을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(100)는 세척효과를 높이고 세척대상 객체(600)에 불순물이 남지 않도록, 불순물에 강한 힘을 가하여 세척대상 객체(600)로부터 이탈시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 주파수 및 진폭의 변조에 따라 세척영역(510)의 각각의 위치에 가해지는 진동, 파동 및 기포의 운동의 변화를 학습하고, 데이터베이스에 저장할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(100)는, 주파수 및 진폭의 변조에 대한 하나 이상의 패턴 각각에 따라 상기 진폭 및 주파수를 변조할 수 있다. 제어장치(100)는 변조된 공급전원을 진동소자에 인가하거나, 진동소자로부터 인가되는 발진신호가 각각의 패턴에 따라 변조되도록 할 수 있다.
제어장치(100)는 하나 이상의 패턴 각각에 대하여 각각의 센서 장치(550)에서 획득되는 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(100)는 어떤 패턴에 기초한 변조를 수행해야 세척영역(510)의 특정 위치에 강한 진동을 가할 수 있는가에 대한 정보를 사전 테스트를 통해 학습하고, 해당 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
이후, 제어장치(100)는 특정 위치에 강한 진동이 전달되도록 하여야 하는 경우, 해당 패턴을 데이터베이스로부터 획득하고, 획득된 패턴에 따라 변조를 수행할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따라 하나 이상의 진동소자 및 진동소자가 모듈에 고정되는 방법을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 진동소자(530)는 하나 이상의 진동소자(532)가 진동소자 플레이트(534)에 고정되어 있는 모듈 개념으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 각각의 진동소자(532)는 연결부재(536)를 이용하여 플레이트(534)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 진동소자(532)는 플레이트(534)에 체결되거나, 부착될 수 있으며, 다양한 방법으로 탈착가능하게 고정될 수도 있다.
일 실시 예에서, 연결부재(536)는 진동소자(532)의 진동을 세척용액에 최대한 온전하게 전달하고, 세척장치(200)의 진동을 방지하기 위하여 진동소자(532)로부터 발생하는 진동이 플레이트(534)에 전달되는 것을 줄이는 소재로 구성될 수 있다.
예를 들어, 연결부재(536)는 특수한 실리콘 재질로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 제어장치(100)는 진동소자(530)를 전후, 상하, 또는 좌우로 이동시킬 수 있는 동력장치를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라서, 제어장치(100)는 동력장치를 이용하여 진동소자(530)를 이동시킴으로써, 세척영역(510)의 각 위치에 전달되는 파동의 위상이 변경되도록 할 수 있다.
실시 예에 따라서, 제어장치(100)는 특정 위치에 강한 진동을 전달하고자 하는 경우, 진동소자(530)를 이동시킴으로써 해당 위치에 전달되는 파동의 위상이 변경되도록 할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따라 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8에 도시된 각 단계들은 도 1에 도시된 제어장치(100)에서 시계열적으로 수행되는 동작들을 의미할 수 있다. 따라서, 도 8과 관련하여 생략된 내용이라 할지라도, 도 1 내지 도 7에서 제어장치(100)와 관련하여 설명된 동작들은, 도 8에 도시된 방법의 각 단계에도 동일하게 적용된다.
단, 도 8에 도시된 각 단계들의 주체는 제한되지 않는다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 각 단계의 주체가 컴퓨터인 것으로 서술한다.
본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 통칭하며, 도 1에 도시된 제어장치(100) 또한 포괄하는 개념으로 이해된다.
단계 S110에서, 컴퓨터는 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가한다.
단계 S120에서, 컴퓨터는 공급전원의 진폭을 변조한다.
단계 S130에서, 컴퓨터는 공급전원의 주파수를 변조한다.
도 8에 도시된 방법은, 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진폭 및 주파수를 변조하는 단계(S120, S130)는, 컴퓨터가 진폭 및 주파수를 변조할 패턴을 결정하고, 진폭 및 주파수를 결정된 패턴에 따라 변조하여, 기포의 운동을 결정된 패턴에 따라 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 기포의 운동을 결정된 패턴에 따라 제어하는 단계는, 컴퓨터가 세척영역에 구비된 복수의 센서 장치로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계 및 획득된 정보에 기초하여 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 센서 장치로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계는, 컴퓨터가 복수의 센서 장치에 포함된, 진동소자로부터 전달되는 진동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계는, 컴퓨터가 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여, 기포의 운동이 상대적으로 약한 것으로 판단되는 센서 장치의 위치에 강한 진동이 전달되도록 하는 패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 센서 장치로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계는, 컴퓨터가 복수의 센서 장치에 포함된, 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 진동을 감지하는 제2 센서 모듈로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계는, 컴퓨터가 복수의 센서 장치 각각에 대하여 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보와 제2 센서 모듈로부터 획득된 정보를 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 진동소자로부터 전달되는 진동과 반사되는 진동이 증폭 또는 상쇄되도록 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 센서 장치로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계는, 컴퓨터가 복수의 센서 장치에 포함된, 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 진동을 감지하는 제3 센서 모듈로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계는, 컴퓨터가 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하는 단계 및 판단된 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계는, 컴퓨터가 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체로부터 발생한 불순물의 위치를 판단하고, 불순물을 세척대상 객체로부터 이탈시킬 수 있도록, 불순물의 위치에 강한 진동이 전달되도록 진폭 및 주파수의 변조패턴을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따라 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 장치를 도시한 구성도이다.
도 9를 참조하면, 장치(100)는 전원부(102), 진폭 변조부(104) 및 주파수 변조부(106)를 포함한다.
전원부(102)는 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가한다.
진폭 변조부(104)는 공급전원의 진폭을 변조한다.
주파수 변조부(106)는 공급전원의 주파수를 변조한다.
일 실시 예에서, 장치(100)는 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 개시된 실시 예에 따른 제어장치는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서는 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 8과 관련하여 설명된 시스템의 제어방법을 수행한다.
예를 들어, 프로세서는 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하고, 공급전원의 진폭을 변조하고, 공급전원의 주파수를 변조할 수 있다.
한편, 프로세서는 프로세서 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.
메모리에는 프로세서의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 제어장치
200 : 세척장치
300 : 센서장치

Claims (8)

  1. 컴퓨터가 초음파세척에 이용되는 진동소자를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 진동소자에 소정의 주파수를 갖는 리플전압을 포함하는 공급전원을 인가하는 단계;
    상기 공급전원의 진폭을 변조하는 단계; 및
    상기 공급전원의 주파수를 변조하는 단계; 를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 진동소자로부터 발생하는 진동이 세척영역에 수용된 세척용액에 전달되도록 하여, 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 하되,
    상기 진폭 및 주파수를 변조하는 단계는,
    상기 진폭 및 주파수를 변조할 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 진폭 및 주파수를 상기 패턴에 따라 변조하여, 상기 기포의 운동을 상기 패턴에 따라 제어하는 단계; 를 포함하며,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 세척영역에 구비된 복수의 센서 장치로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 정보에 기초하여 상기 패턴을 결정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 정보를 획득하는 단계는,
    상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 진동소자로부터 전달되는 진동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    상기 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여, 상기 기포의 운동이 상대적으로 약한 것으로 판단되는 센서 장치의 위치에 강한 진동이 전달되도록 하는 패턴을 결정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 정보를 획득하는 단계는,
    상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 진동을 감지하는 제2 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    상기 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 센서 장치 각각에 대하여 상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보와 상기 제2 센서 모듈로부터 획득된 정보를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여, 상기 진동소자로부터 전달되는 진동과 상기 반사되는 진동이 증폭 또는 상쇄되도록 상기 패턴을 결정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항에 있어서,
    상기 정보를 획득하는 단계는,
    상기 복수의 센서 장치에 포함된, 상기 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 진동을 감지하는 제3 센서 모듈로부터 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    상기 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하는 단계; 및
    상기 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 상기 패턴을 결정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체로부터 발생한 불순물의 위치를 판단하는 단계; 및
    상기 불순물을 상기 세척대상 객체로부터 이탈시킬 수 있도록, 상기 불순물의 위치에 강한 진동이 전달되도록 상기 패턴을 결정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  8. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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