KR101892867B1 - The air circulation real-time monitoring system of a machine tool's interior through image analysis - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a system for image analysis-based real-time monitoring of air circulation in a machine tool. According to the present invention, oil mist concentration is analyzed from a machine tool inside an image captured by a camera and the dust collection intensity of a dust collector is adjusted in accordance with the analyzed oil mist concentration, and thus oil mist removal efficiency and dust collector energy efficiency can be increased. The system for image analysis-based real-time monitoring of air circulation in a machine tool according to the present invention includes an external temperature sensing module sensing the external temperature of a machine tool; an internal temperature sensing module sensing the internal temperature of the machine tool; a camera imaging the inside of the machine tool; an image analysis unit detecting oil mist concentration for each section inside the machine tool from the machine tool inside an image captured by the camera; a dust collecting facility control module adjusting the dust collection intensity of a dust collecting facility in stages in accordance with the oil mist concentration for each section inside the machine tool detected by the image analysis unit and the internal and external temperatures of the machine tool; and a Wi-fi communication module transmitting the oil mist concentration for each section inside the machine tool detected by the image analysis unit, the internal and external temperatures of the machine tool, the current operation states of the machine tool and the dust collecting facility, and an alarm signal generated from the dust collecting facility to an administrator terminal or a smartphone by Wi-Fi communication.

Description

영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템{The air circulation real-time monitoring system of a machine tool's interior through image analysis}Technical Field [0001] The present invention relates to a real-time monitoring system for air circulation inside a machine tool through image analysis,

본 발명은 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 카메라에 의해 촬영된 공작 기계 내부 영상을 통해 공작 기계 내부의 오일 미스트 농도를 파악한 다음, 공작 기계 내부의 오일 미스트 농도에 따라 집진 설비의 집진 세기를 자동으로 조정하는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for real-time monitoring of an air circulation in a machine tool through image analysis, and more particularly, to a system for monitoring an air circulation inside a machine tool And more particularly, to a real-time monitoring system for air circulation inside a machine tool through image analysis, which automatically adjusts the dust collection intensity of the dust collecting apparatus according to the oil mist concentration of the oil mist.

일반적으로, 수치 제어 방식의 자동 공작 기계는 절삭이나 선삭 또는 연삭 등의 가공 공정 시 필수적으로 냉각, 윤활, 및 세척용으로 각종의 광물성 오일이나 수성 또는 유성의 세제들이 첨가되어야 한다.In general, numerically controlled automatic machine tools must be supplemented with various mineral oils or aqueous or oily detergents for cooling, lubrication, and cleaning, which are essential for machining operations such as cutting, turning or grinding.

또한, 상기 냉각, 윤활, 및 세척을 위한 오일 및 세제들은 자동 공작 기계의 가공 공정에서 필연적으로 발생하는 미세한 금속 입자와 함께 휘발·비산 되어 공기중으로 부유 되는 오일 미스트(Mist)를 발생시킴으로써 산업장의 환경을 오염시키고 있다. The oil and detergents for cooling, lubrication, and cleaning are volatilized and scattered together with fine metal particles necessarily generated in the processing of an automatic machine tool to generate an oil mist suspended in the air, .

상기 오일 미스트는 작업 환경의 악화를 초래함은 물론, 정밀 수치 제어 공작 기계의 오작동이나 단락 사고 등 치명적 고장의 원인이 되고 있다.The oil mist not only causes deterioration of the working environment, but also causes a fatal malfunction such as malfunction or short-circuit of the precision numerical control machine tool.

또한, 상기 오일 미스트는 공장 내벽 등에 눌어붙은 상태에서 흘러내리기도 하고, 공기 중에 날리다가 공장 바닥에 떨어져 미끄럼막을 형성할 수도 있으며, 공기 중으로 날려 작업자의 호흡기안으로 들어가 호흡기 질환을 유발할 수도 있다는 문제점이 있었다.In addition, the oil mist may flow down in the state of being adhered to the inner wall of the factory, may be blown in the air, may fall on the bottom of the factory to form a sliding film, or may blow into the air and enter the respirator of the worker, .

상기 문제점들을 해결하기 위하여 공작 기계에는 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트를 제거하기 위해 집진 장치들이 장착된다.In order to solve the above problems, dust collectors are mounted on a machine tool to remove oil mist generated from a machine tool.

하지만, 기존의 오일 미스트 제거용 집진 장치들은 오일 미스트의 농도에 따라 집진 장치의 세기를 조절할 수 없어, 오일 미스트 제거 효율과 에너지 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.However, the conventional dust collecting devices for removing oil mist have problems in that the efficiency of the oil mist removal and the energy efficiency are inferior because the strength of the dust collecting device can not be adjusted according to the concentration of the oil mist.

한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1449467"호의 "가공 공정 모니터링 장치"가 출원되어 등록되었는데, 상기 가공 공정 모니터링 장치는 가공 공정 모니터링을 위한 장치로서, 외부와 차단된 가공 작업 공간 내부에 설치되는 카메라와; 상기 카메라를 내부에 수용할 수 있으며, 상기 외부와 차단된 가공 작업 공간의 외부와 연결되는 튜브; 상기 외부와 차단된 가공 작업 공간의 외부로 뻗어 있는 상기 튜브의 후방부에 연결되어 상기 튜브 내부로 압축 공기를 공급하는 에어 펌프; 상기 외부와 차단된 가공 작업 공간의 내부로 뻗어있는 상기 튜브의 전방부에 연결된 배출구 덮개; 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 녹음된 음향 중 적어도 하나를 출력하는 영상/음향 출력부; 및 상기 카메라에서 촬영한 영상 및 녹음된 음향 중 적어도 어느 하나를 기초로 상기 외부와 차단된 가공 작업 공간 내의 가공 공정을 모니터링하는 제어부를 포함하고, 상기 배출구 덮개는 전방부의 원주 형태가 같은 크기로 뾰족하게 주름 잡혀 있으며, 외주연 상단이 삼각 형태와 역삼각 형태의 연속되는 순서로 접혀 주름을 형성하고 있는 원통 형태로서, 상기 배출구 덮개의 개방 시 주름이 펴지면서 개방되며, 상기 배출구 덮개의 폐쇄 시 상기 배출구 덮개의 외주연 상단이 접힌 형태로 수축하여 원뿔 형태가 된다.On the other hand, in the prior art of the present invention, a "process monitoring apparatus" of the patent registration number "10-1449467" is filed and registered. The process monitoring apparatus is a device for monitoring a process, A camera installed inside the space; A tube connected to the outside of the machining work space which is capable of receiving the camera therein and is blocked from the outside; An air pump connected to a rear portion of the tube extending to the outside of the machining work space blocked from the outside to supply compressed air into the tube; An outlet cover connected to a front portion of the tube extending into the inside of the machining work space blocked from the outside; An image / sound output unit for outputting at least one of a video shot by the camera and a recorded sound; And a control unit for monitoring a processing process in the machining work space which is blocked from the outside based on at least one of the image shot by the camera and the recorded sound, wherein the circumferential shape of the front part is the same as the circumferential shape of the front part, And the upper end of the outer periphery is folded in a continuous sequence of a triangular shape and an inverted triangular shape to form a wrinkle, the wrinkle is opened while the outlet cover is opened, and when the outlet cover is closed, The outer peripheral edge of the outlet cover is contracted into a cone shape.

대한민국 특허등록번호 10-0770471 (2007.10.26)Korea Patent Registration No. 10-0770471 (October 26, 2007) 대한민국 특허등록번호 10-1449467 (2014.10.13)Korea Patent Registration No. 10-1449467 (Oct. 13, 2014) 대한민국 특허등록번호 10-1760901 (2017.07.25)Korea Patent Registration No. 10-1760901 (July 27, 2017)

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 카메라를 통해 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 오일 미스트(Mist) 농도를 분석하고, 분석된 오일 미스트 농도에 따라 집진기의 집진 세기를 조절함으로써, 오일 미스트 제거 효율과 집진기의 에너지 효율을 높일 수 있는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for analyzing the oil mist concentration from an internal image of a machine tool, And an object of the present invention is to provide a real-time monitoring system of air circulation inside a machine tool through image analysis capable of enhancing the energy efficiency of the dust collector.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트를 집진기를 통해 효과적으로 제거함으로써 오일 미스트에 의해 공장 내부가 더러워짐을 방지하고 오일 미스트에 의한 작업자의 호흡기 질환을 최소화할 수 있는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an image analysis apparatus and method capable of effectively removing oil mist generated from a machine tool through a dust collector to prevent contamination of the inside of a factory by oil mist and minimizing respiratory disease caused by oil mist To provide a real-time monitoring system of the air circulation inside the machine tool.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 공작 기계의 외부 온도를 감지하는 외부 온도 센싱 모듈과; 공작 기계의 내부 온도를 감지하는 내부 온도 센싱 모듈; 공작 기계 내부를 촬영하는 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트(Mist) 농도를 검출하는 영상 분석부; 상기 영상 분석부에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와 공작 기계의 내·외부 온도에 따라 집진 설비의 집진 세기를 단계적으로 조정하는 집진 설비 제어 모듈; 및 상기 영상 분석부에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와, 공작 기계의 내·외부 현재 온도, 현재 공작 기계와 집진 설비의 가동 상태, 및 집진 설비로부터 발생 된 경보 신호를 와이파이(Wi-Fi) 통신을 통해 관리자 단말기나 스마트폰(Smart phone)으로 전송하는 와이파이(Wi-fi) 통신 모듈로 이루어질 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for real-time monitoring of an air circulation in a machine tool through image analysis, the system comprising: an external temperature sensing module for sensing an external temperature of the machine tool; An internal temperature sensing module for sensing the internal temperature of the machine tool; A camera for photographing the interior of the machine tool; An image analyzer for detecting a concentration of oil mist in each section of the machine tool from an image of the machine tool taken by the camera; A dust collecting facility control module for adjusting the dust collecting intensity of the dust collecting equipment stepwise according to the concentration of the oil mist in each section in the machine tool detected by the image analyzing unit and the inside / outside temperature of the machine tool; And an oil mist concentration detected by the image analyzer in each section of the machine tool, an internal / external current temperature of the machine tool, an operating state of the present machine tool and the dust collecting equipment, and an alarm signal generated from the dust collecting equipment, (Wi-Fi) communication module that transmits the data to a manager terminal or a smart phone through Wi-Fi communication.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 카메라를 통해 촬영된 공작 기계 내부의 영상으로부터 오일 미스트 농도를 분석한 다음 분석된 오일 미스트 농도에 따라 집진 설비의 집진 세기를 단계적으로 조절하여 공작 기계 내부의 오일 미스트를 효과적으로 제거할 수 있다.A system for real-time monitoring of air circulation inside a machine tool through image analysis according to the present invention having the above-described structure analyzes oil mist concentration from an image of a machine tool taken through a camera, It is possible to effectively remove the oil mist inside the machine tool by gradually adjusting the dust collection intensity.

또한, 본 발명은 공작 기계 내·외부의 온도에 따라 집진 설비의 집진 세기를 단계적으로 조절하여 공작 기계의 파손을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent breakage of the machine tool by adjusting the dust collecting strength of the dust collecting apparatus stepwise according to the temperature inside and outside of the machine tool.

따라서, 본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 카메라를 통해 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 오일 미스트(Mist) 농도를 분석하고, 분석된 오일 미스트 농도에 따라 집진기의 집진 세기를 조절함으로써, 오일 미스트 제거 효율과 집진기의 에너지 효율을 높일 수 있다.Accordingly, the system for real-time monitoring of air circulation in the machine tool through image analysis according to the present invention analyzes the oil mist concentration from an internal image of the machine tool captured through a camera, By adjusting the intensity, the oil mist removal efficiency and the energy efficiency of the dust collector can be increased.

또한, 본 발명은 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트를 집진기를 통해 효과적으로 제거함으로써 오일 미스트에 의해 공장 내부가 더러워짐을 방지하고 오일 미스트에 의한 작업자의 호흡기 질환을 최소화할 수 있다.Further, the present invention effectively removes the oil mist generated from the machine tool through the dust collector, thereby preventing the inside of the factory from being contaminated by the oil mist and minimizing the respiratory disease caused by the oil mist.

또, 본 발명은 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트의 농도나 공작 기계의 내·외부 온도에 따라 집진 설비의 집진 세기를 조절함으로써 화재 위험을 방지할 수 있고, 오일 미스트의 연무 현상으로 작업 현장의 대기 상태가 오염됨을 방지할 수 있으며, 오일 미스트가 작업 현장 바닥에 떨어져 체류 됨을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent a fire hazard by controlling the dust collection intensity of the dust collecting equipment according to the concentration of the oil mist generated from the machine tool or the inside / outside temperature of the machine tool, It is possible to prevent contamination of the oil mist and to prevent the oil mist from staying on the floor of the work site.

또한, 공작 기계의 가동 중 공기 중에 유해 물질이 비산됨을 억제할 수 있다.In addition, it is possible to suppress scattering of harmful substances in the air during operation of the machine tool.

또, 공작 기계 내부의 온도 상승에 따른 재료 변형을 방지할 수 있고, 집진 설비의 불필요한 가동을 방지할 수 있어 전기 에너지를 절약할 수 있다.Further, it is possible to prevent deformation of the material due to the temperature rise inside the machine tool, to prevent unnecessary operation of the dust collecting equipment, and to save electric energy.

또, 공작 기계 내부의 오일 미스트 농도와 공작 기계의 내·외부 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있어 공작 기계의 돌발 상황에 즉각 대응할 수 있다.In addition, the oil mist concentration inside the machine tool and the inside / outside temperature of the machine tool can be monitored in real time, enabling immediate response to the unexpected situation of the machine tool.

도면 1은 본 발명의 제어 블록도,
도면 2는 내·외부 온도 센싱 모듈의 제어 블록도,
도면 3은 온도 센싱부와, 로우 패스 필터, 및 노치 필터의 제어 회로도,
도면 4는 DC 오프셋 레벨 조정부와, 상·하한 전압 제한부의 제어 회로도,
도면 5는 영상 분석부의 제어 블록도,
도면 6은 취합 차영상의 각 화소별 화소 값을 도시한 도면,
도면 7은 취합 차영상을 적분 영상으로 변환했을 때 적분 영상의 각 화소별 적분값을 도시한 도면.1 is a control block diagram of the present invention,
2 is a control block diagram of the internal / external temperature sensing module,
3 is a control circuit diagram of a temperature sensing unit, a low-pass filter, and a notch filter,
4 shows a DC offset level adjusting unit, a control circuit diagram of the upper /
5 is a control block diagram of the image analysis unit,
6 is a diagram showing pixel values of each pixel of the aggregation difference image,
FIG. 7 is a diagram showing integral values of respective pixels of an integral image when an integration difference image is converted into an integration image; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 도면 1에 도시한 바와 같이, 공작 기계의 외부 온도를 감지하는 외부 온도 센싱 모듈(3)과; 공작 기계의 내부 온도를 감지하는 내부 온도 센싱 모듈(5); 공작 기계 내부를 촬영하는 카메라(7); 상기 카메라(7)로부터 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트(Mist) 농도를 검출하는 영상 분석부(9); 상기 영상 분석부(9)에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와 공작 기계의 내·외부 온도에 따라 집진 설비(13)의 집진 세기를 단계적으로 조정하는 집진 설비 제어 모듈(11); 및 상기 영상 분석부(9)에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와, 공작 기계의 내·외부 현재 온도, 현재 공작 기계와 집진 설비(13)의 가동 상태, 및 집진 설비(13)로부터 발생 된 경보 신호를 와이파이(Wi-Fi) 통신을 통해 관리자 단말기나 스마트폰(Smart phone)으로 전송하는 와이파이(Wi-fi) 통신 모듈(19)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, an air circulation real-time monitoring system in a machine tool through image analysis according to the present invention includes an external temperature sensing module 3 for sensing an external temperature of the machine tool; An internal temperature sensing module 5 for sensing the internal temperature of the machine tool; A camera (7) for photographing the interior of the machine tool; An image analyzer 9 for detecting the concentration of oil mist in each section of the machine tool from the machine tool internal image photographed by the camera 7; A dust collecting facility control module 11 (hereinafter referred to as " dust collecting facility control module ") 11 for adjusting the dust collecting intensity of the dust collecting apparatus 13 stepwise according to the concentration of oil mist in each section within the machine tool detected by the image analyzing unit 9, ); And the oil mist concentration of each section in the machine tool detected by the image analyzer 9 and the current and the internal temperature of the machine tool, the current state of the machine tool and the dust collector 13, And a Wi-fi communication module 19 for transmitting an alarm signal generated from the wireless terminal 13 to an administrator terminal or a smart phone through Wi-Fi communication.

상기 와이파이 통신 모듈(19)은 집진 설비(13)가 가동되기 위한 공작 기계의 내·외부 설정 온도를 관리자 단말기나 스마트폰으로 전송한다.The WiFi communication module 19 transmits the internal and external set temperatures of the machine tool to be operated by the dust collector 13 to the manager terminal or the smartphone.

상기 내·외부 온도 센싱 모듈(3,5)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 공작 기계의 내부 온도나 외부 온도에 비례하는 전압을 출력하는 온도 센싱부(21)와; 상기 온도 센싱부(21)로부터 출력되는 미소 전압을 증폭하는 신호 증폭부(23); 상기 신호 증폭부(23)로부터 출력되는 노이즈(Noise) 성분을 감쇄하는 로우 패스 필터(25)(Low Pass Filter); 상기 로우 패스 필터(25)로부터 출력되는 아날로그형 전압을 아날로그형 전압과 맞대응되는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(27); 및 상기 A/D 변환부(27)로부터 입력된 디지털 신호를 디지털 값으로 변환한 다음 변환된 디지털 값을 공작 기계의 내·외부 온도 값으로 환산하는 제어부(29)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 2, the inner and outer temperature sensing modules 3 and 5 include a temperature sensing unit 21 for outputting a voltage proportional to an internal temperature or an external temperature of the machine tool; A signal amplifying unit 23 for amplifying a minute voltage output from the temperature sensing unit 21; A low pass filter 25 for attenuating a noise component output from the signal amplifying unit 23; An A / D converter 27 for converting an analog voltage output from the low-pass filter 25 into a digital signal corresponding to an analog voltage; And a controller 29 for converting the digital signal inputted from the A / D converter 27 into a digital value and converting the converted digital value into internal and external temperature values of the machine tool.

상기 로우 패스 필터(25)의 출력단에는 로우 패스 필터(25)로부터 출력되는 60Hz 성분을 감쇄하는 노치 필터(31)(Notch filter)가 부가 장착될 수 있고, 상기 노치 필터(31)의 출력단에는 노치 필터(31)로부터 출력되는 DC 오프셋 레벨(Offset level)을 조정한 다음 DC 오프셋 레벨이 조정된 신호를 A/D 변환부(27)로 전송하는 DC 오프셋 레벨 조정부(33)가 부가 장착될 수 있다.A notch filter 31 for attenuating a 60 Hz component output from the low pass filter 25 may be additionally mounted on the output terminal of the low pass filter 25, A DC offset level adjusting unit 33 for adjusting a DC offset level outputted from the filter 31 and then transmitting a signal having a DC offset level adjusted to the A / D converting unit 27 may be additionally mounted .

또한, 상기 DC 오프셋 레벨 조정부(33)의 출력단에는 DC 오프셋 레벨 조정부(33)로부터 A/D 변환부(27)로 입력되는 상한 전압과 하한 전압을 제한하는 상·하한 전압 제한부(37)가 부가 장착될 수 있다.The upper and lower voltage limiters 37 for limiting the upper and lower voltages inputted from the DC offset level adjusting unit 33 to the A / D converting unit 27 are connected to the output terminal of the DC offset level adjusting unit 33 It can be additionally mounted.

상기 온도 센싱부(21)는 도면 3에 도시한 일실시예로서, 주변 온도에 따라 저항값이 변화되고 일단이 전원 연결된 온도 센서(39)와, 고정된 저항값을 가지면서 일단이 온도 센서(39)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 고정 저항(41)으로 이루어질 수 있다.3, the temperature sensing unit 21 includes a temperature sensor 39 whose resistance is changed according to an ambient temperature and whose one end is connected to a power supply, and a temperature sensor 39 having a fixed resistance value, 39, and the other end of which is grounded.

상기 로우 패스 필터(25)는 도면 3에 도시한 일실시 예로서, 2극 저역 통과 필터로서 일단이 신호 증폭부(23)의 출력 단자에 연결된 제1 저항(43)과, 일단이 제1 저항(43)의 타단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(45)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제1 커패시터(47), 일단이 상기 제1 저항(43)의 타단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(45)의 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제2 저항(49), 일단이 제1 오피 앰프(45)의 비반전 입력 단자(+)에 연결되고 타단이 접지된 제2 커패시터(51), 및 반전 입력 단자(-)와 출력 단자가 연결되어 제1 저항(43)으로 입력된 신호 증폭부(23)의 신호 중

Figure 112017091033132-pat00001
보다 큰 주파수 신호를 감쇄하는 제1 오피 앰프(45)로 이루어질 수 있다.3, the low-pass filter 25 includes a first resistor 43 whose one end is connected to the output terminal of the signal amplifying section 23, a first resistor 43 whose one end is connected to the output terminal of the signal amplifying section 23, A first capacitor 47 having one end connected to the other end of the first resistor 43 and the other end connected to the inverting input terminal (-) of the first operational amplifier 45, a second capacitor 47 having one end connected to the other end of the first resistor 43, A second resistor 49 connected to the noninverting input terminal (+) of the first operational amplifier 45, a second capacitor 49 having one end connected to the noninverting input terminal (+) of the first operational amplifier 45, And the signal of the signal amplifying part 23 inputted to the first resistor 43 by connecting the inverting input terminal (-) and the output terminal,
Figure 112017091033132-pat00001
And a first operational amplifier 45 for attenuating a larger frequency signal.

상기 노치 필터(31)는 도면 3에 도시한 일실시 예와 같이, 입력단이 로우 패스 필터(25)의 출력단에 연결된 제3 저항(53)과, 입력단이 상기 제3 저항(53)의 출력단에 연결되고 출력단이 상기 DC 오프셋 레벨 조정부(33)의 입력단에 연결되며 저항값이 제3 저항(53)의 저항값과 동일한 제4 저항(55), 입력단이 상기 로우 패스 필터(25)의 출력단에 연결된 제3 커패시터(57), 입력단이 상기 제3 커패시터(57)의 출력단에 연결되고 출력단이 상기 DC 오프셋 레벨 조정부(33)의 입력단에 연결되며 정전 용량이 제3 커패시터(57)의 정전 용량과 동일한 제4 커패시터(59), 한쪽 전극이 제3 저항(53)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지되며 제3 커패시터(57)의 용량보다 2배 큰 용량을 갖는 제5 커패시터(61), 및 일단이 제3 커패시터(57)의 출력단에 연결되고 타단이 접지되며 제3 저항(53)값의 0.5배의 저항값을 갖는 제5 저항(63)으로 구성되어, 상기 로우 패스 필터(25)로부터 입력되는 신호 중

Figure 112017091033132-pat00002
의 신호를 감쇄한다.3, the notch filter 31 includes a third resistor 53 whose input terminal is connected to the output terminal of the low-pass filter 25 and a third resistor 53 whose input terminal is connected to the output terminal of the third resistor 53 A fourth resistor 55 having an output connected to the input terminal of the DC offset level adjusting unit 33 and having a resistance equal to the resistance of the third resistor 53 and a fourth resistor 55 having an input connected to the output terminal of the low- An input terminal of the third capacitor 57 is connected to the output terminal of the third capacitor 57 and an output terminal of the third capacitor 57 is connected to the input terminal of the DC offset level adjusting unit 33. The electrostatic capacitance of the third capacitor 57 is equal to the capacitance of the third capacitor 57 A fifth capacitor 61 having the same fourth capacitor 59, one electrode connected to the output terminal of the third resistor 53 and the other electrode grounded and having a capacitance two times larger than the capacitance of the third capacitor 57, And one end connected to the output terminal of the third capacitor 57 and the other end grounded, It is composed of a fifth resistor (63) having a resistance value of 0.5 times the section (53) values, of the signals inputted from the low-pass filter 25
Figure 112017091033132-pat00002
Lt; / RTI >

상기 DC 오프셋 레벨 조정부(33)는 도면 4에 도시한 일실시 예와 같이, 저항 양단에 플러스 직류 전압(+V)과 마이너스 직류 전압(-V)이 공급되고 저항비 조절 레버의 위치에 따라 저항비가 바뀌는 가변 저항(65)과; 일단이 상기 가변 저항(65)의 분압 출력단에 연결되고 타단이 제2 오피 앰프(67)의 반전 입력 단자에 연결된 제6 저항(69); 일단이 제2 오피 앰프(67)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 제2 오피 앰프(67)의 출력 단자에 연결된 제7 저항(71); 및 비반전 입력 단자에 노치 필터(31)의 출력 신호가 입력되어 노치 필터(31)로부터 출력된 오프셋(Offset) 전압을 가변 저항(65)의 저항비 조절 레버의 위치에 따라

Figure 112017091033132-pat00003
내지
Figure 112017091033132-pat00004
범위 안에서 조정하는 제2 오피 앰프(67)로 이루어질 수 있다.4, the DC offset level adjusting unit 33 supplies a positive DC voltage (+ V) and a negative DC voltage (-V) to both ends of the resistor, A variable resistor 65 whose ratio changes; A sixth resistor (69) having one end connected to the voltage divider output terminal of the variable resistor (65) and the other end connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier (67); A seventh resistor 71, one end of which is connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier 67 and the other end is connected to the output terminal of the second operational amplifier 67; And the output signal of the notch filter 31 is inputted to the non-inverting input terminal and the offset voltage outputted from the notch filter 31 is inputted to the non-inverting input terminal according to the position of the resistance ratio adjusting lever of the variable resistor 65
Figure 112017091033132-pat00003
To
Figure 112017091033132-pat00004
And a second operational amplifier 67 that adjusts within a range.

상기 상·하한 전압 제한부(37)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 애노드(Anode) 단이 DC 오프셋 레벨 조정부(33)의 출력단에 연결되어 DC 오프셋 레벨 조정부(33)로부터 출력되는 마이너스 전압이 마이너스 제너(Zener) 전압 밑으로 내려가지 않도록 제한하는 제1 제너 다이오드(73)(Zener Diode)와, 캐소드(Cathode) 단이 제1 제너 다이오드(73)의 캐소드(Cathode) 단에 연결되고 애노드(Anode) 단이 접지되어 DC 오프셋 레벨 조정부(33)로부터 출력되는 플러스 전압이 제너(Zener) 전압 위로 올라가지 않도록 제한하는 제2 제너 다이오드(74)로 이루어질 수 있다.4, the anode terminal is connected to the output terminal of the DC offset level adjusting unit 33, and the negative voltage outputted from the DC offset level adjusting unit 33 is connected to the output terminal of the DC offset level adjusting unit 33 A first Zener diode 73 for limiting the voltage of the first Zener diode 73 not to go below the negative Zener voltage and a cathode connected to the cathode of the first Zener diode 73, And a second Zener diode 74 that is grounded to limit the positive voltage output from the DC offset level adjusting unit 33 from rising above the Zener voltage.

상기 영상 분석부(9)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 카메라(7)를 통해 소정 시간 간격을 두고 촬영된 기준 프레임 영상과 이전 프레임 영상으로부터 기준 프레임 영상의 각 화소별 화소값에서 이전 프레임 영상의 각 화소별 화소값을 차감한 영상인 차영상을 생성하는 차영상 생성부(75)와; 상기 차영상 생성부(75)에 의해 생성된 2개 이상의 차영상의 각 화소별 화소값을 각 화소 위치별로 합산하여 취합 차영상을 생성하는 차영상 합산부(77); 상기 차영상 합산부에 의해 생성된 취합 차영상을 적분시켜 적분 영상을 생성하는 적분 영상 생성부(79); 상기 적분 영상 생성부(79)에 의해 생성된 적분 영상을 이용하여 취합 차영상의 특정 영역 안에 포함된 각 화소별 화소값을 합산한 합산 화소값을 산출하는 영역별 화소값 합산부(81); 및 상기 영역별 화소값 합산부(81)에 의해 산출된 취합 차영상의 특정 영역별 합산 화소값을 메모리에 저장된 합산 화소값 별 오일 미스트 농도와 비교하여 공작 기계 안의 특정 영역별 오일 미스트 농도를 파악하는 오일 미스트 농도 비교부(83)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 5, the image analyzing unit 9 extracts, from the pixel values of the reference frame image from the reference frame image and the previous frame image captured at a predetermined time interval through the camera 7, A difference image generation unit 75 for generating a difference image which is an image obtained by subtracting a pixel value of each pixel of the input image; A difference image summation unit 77 for summing the pixel values of the two or more difference images generated by the difference image generation unit 75 for each pixel position to generate a summed difference image; An integral image generating unit (79) for generating an integral image by integrating the total difference image generated by the difference image summing unit; An area-by-area pixel value summing unit 81 for calculating summed pixel values obtained by summing the pixel values of the pixels included in the specific area of the collected difference image using the integral image generated by the integral image generating unit 79; And the summed pixel values of the specific area of the summed-up image calculated by the area-by-area pixel summing unit 81 are compared with the oil mist concentrations of the summed pixel values stored in the memory to determine the oil mist concentrations of the specific areas in the machine tool And an oil mist concentration comparator 83 for comparing the oil mist concentration and the oil mist concentration.

상기 영역별 화소값 합산부(81)는 예를 들어 도면 6과 도면 7에 도시한 바와 같이, 도면 6에 도시된 취합 차영상 내 (가) 영역에 대한 합산 화소값을 산출하고자 할 때 상기 취합 차영상을 적분 영상으로 변환한 도면 7에서 A 화소의 적분값 1,444에서 B 화소와 C 화소의 적분값 459와 691을 뺀 다음 D 화소의 적분값 235를 더해주면 구할 수 있는데, 이때, 상기 D 화소의 적분값을 더해주는 이유는 A 화소의 적분값에서 B 화소와 C 화소의 적분값을 차감했을 때 (나) 영역이 중복 차감됨을 보상해주기 위함이다. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, for example, when the area pixel value summing unit 81 is to calculate the sum pixel value for the (a) area in the summing difference image shown in FIG. 6, 7, which is obtained by subtracting the integral values 459 and 691 of the B pixel and the C pixel from the integral value 1,444 of the A pixel and subtracting the integral value 235 of the D pixel, The reason for adding the integral value of the pixels A and B is to compensate for the overlapping of the area B when the integral value of the B pixel and the C pixel is subtracted from the integral value of the A pixel.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 카메라(7)를 통해 촬영된 공작 기계 내부의 영상으로부터 오일 미스트 농도를 분석한 다음 분석된 오일 미스트 농도에 따라 집진 설비(13)의 집진 세기를 단계적으로 조절하여 공작 기계 내부의 오일 미스트를 효과적으로 제거할 수 있다.The system for real-time monitoring of air circulation inside the machine tool through the image analysis according to the present invention having the above-described structure analyzes the oil mist concentration from the image of the inside of the machine tool taken through the camera 7, The oil mist inside the machine tool can be effectively removed by adjusting the dust collection intensity of the dust collector 13 stepwise.

또한, 본 발명은 공작 기계 내·외부의 온도에 따라 집진 설비(13)의 집진 세기를 단계적으로 조절하여 공작 기계의 파손을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the breakage of the machine tool by adjusting the dust collection intensity of the dust collector 13 stepwise according to the temperature inside and outside the machine tool.

따라서, 본 발명에 따른 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템은 카메라(7)를 통해 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 오일 미스트(Mist) 농도를 분석하고, 분석된 오일 미스트 농도에 따라 집진기의 집진 세기를 조절함으로써, 오일 미스트 제거 효율과 에너지 효율을 높일 수 있다.Therefore, the system for real-time monitoring of the air circulation inside the machine tool through the image analysis according to the present invention analyzes the oil mist concentration from the machine tool internal image captured through the camera 7, By adjusting the dust collection intensity of the dust collector, the oil mist removal efficiency and energy efficiency can be increased.

또한, 본 발명은 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트를 집진기를 통해 효과적으로 제거함으로써 오일 미스트에 의해 공장 내부가 더러워짐을 방지하고 오일 미스트에 의한 작업자의 호흡기 질환을 최소화할 수 있다.Further, the present invention effectively removes the oil mist generated from the machine tool through the dust collector, thereby preventing the inside of the factory from being contaminated by the oil mist and minimizing the respiratory disease caused by the oil mist.

또, 본 발명은 공작 기계로부터 발생 된 오일 미스트의 농도나 공작 기계의 내·외부 온도에 따라 집진 설비(13)의 집진 세기를 조절함으로써 화재 위험을 방지할 수 있고, 오일 미스트의 연무 현상으로 작업 현장의 대기 상태가 오염됨을 방지할 수 있으며, 오일 미스트가 작업 현장 바닥에 떨어져 체류 됨을 방지할 수 있다.Further, the present invention can prevent a fire hazard by controlling the dust collection intensity of the dust collecting apparatus (13) according to the concentration of the oil mist generated from the machine tool and the inside / outside temperature of the machine tool, It is possible to prevent contamination of the on-site atmosphere and to prevent the oil mist from staying on the floor of the work site.

또한, 공작 기계의 가동 중 공기 중에 유해 물질이 비산됨을 억제할 수 있다.In addition, it is possible to suppress scattering of harmful substances in the air during operation of the machine tool.

또, 공작 기계 내부의 온도 상승에 따른 재료 변형을 방지할 수 있고, 집진 설비(13)의 불필요한 가동을 방지할 수 있어 전기 에너지를 절약할 수 있다.In addition, it is possible to prevent deformation of the material due to the temperature rise inside the machine tool, to prevent unnecessary operation of the dust collecting equipment 13, and to save electric energy.

또, 공작 기계 내부의 오일 미스트 농도와 공작 기계의 내·외부 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있어 공작 기계의 돌발 상황에 즉각 대응할 수 있다.In addition, the oil mist concentration inside the machine tool and the inside / outside temperature of the machine tool can be monitored in real time, enabling immediate response to the unexpected situation of the machine tool.

3. 외부 온도 센싱 모듈 5. 내부 온도 센싱 모듈
7. 카메라 9. 영상 분석부
11. 집진 설비 제어 모듈 13. 집진 설비
19. 와이파이 통신 모듈 21. 온도 센싱부
23. 신호 증폭부 25. 로우 패스 필터
27. A/D 변환부 29. 제어부
31. 노치 필터 33. DC 오프셋 레벨 조정부
37. 상·하한 전압 제한부 39. 온도 센서
41. 고정 저항 43. 제1 저항
45. 제1 오피 앰프 47. 제1 커패시터
49. 제2 저항 51. 제2 커패시터
53. 제3 저항 55. 제4 저항
57. 제3 커패시터 59. 제4 커패시터
61. 제5 커패시터 63. 제5 저항
65. 가변 저항 67. 제2 오피 앰프
69. 제6 저항 71. 제7 저항
73. 제1 제너 다이오드 74. 제2 제너 다이오드
75. 차영상 생성부 77. 차영상 합산부
79. 적분 영상 생성부 81. 영역별 화소값 합산부
83. 오일 미스트 농도 비교부3. External temperature sensing module 5. Internal temperature sensing module
7. Camera 9. Image analysis section
11. Dust collector control module 13. Dust collector
19. Wi-Fi communication module 21. Temperature sensing section
23. Signal amplification section 25. Low pass filter
27. A / D conversion section 29. Control section
31. Notch filter 33. DC offset level adjustment section
37. Upper / lower limit voltage limiter 39. Temperature sensor
41. Fixed resistor 43. First resistor
45. First Op Amp 47. First capacitor
49. Second resistor 51. Second capacitor
53. Third resistance 55. Fourth resistance
57. Third capacitor 59. Fourth capacitor
61. A fifth capacitor 63. A fifth resistor
65. Variable resistors 67. Second op amp
69. Sixth resistor 71. Seventh resistor
73. A first Zener diode 74. A second Zener diode
75. Difference image generation unit 77. Difference image addition unit
79. An integral image generating unit 81. A pixel value summing unit
83. Oil mist concentration comparison section

Claims (4)

공작 기계의 외부 온도를 감지하는 외부 온도 센싱 모듈(3)과;
공작 기계의 내부 온도를 감지하는 내부 온도 센싱 모듈(5);
공작 기계 내부를 촬영하는 카메라(7);
상기 카메라(7)로부터 촬영된 공작 기계 내부 영상으로부터 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트(Mist) 농도를 검출하는 영상 분석부(9);
상기 영상 분석부(9)에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와 공작 기계의 내·외부 온도에 따라 집진 설비(13)의 집진 세기를 단계적으로 조정하는 집진 설비 제어 모듈(11);
및 상기 영상 분석부(9)에 의해 검출된 공작 기계 내부의 각 구간별 오일 미스트 농도와, 공작 기계의 내·외부 현재 온도, 현재 공작 기계와 집진 설비(13)의 가동 상태, 및 집진 설비(13)로부터 발생 된 경보 신호를 와이파이(Wi-Fi) 통신을 통해 관리자 단말기나 스마트폰(Smart phone)으로 전송하는 와이파이(Wi-fi) 통신 모듈(19)로 이루어지고,
상기 영상 분석부(9)는 카메라(7)를 통해 소정 시간 간격을 두고 촬영된 기준 프레임 영상과 이전 프레임 영상으로부터 기준 프레임 영상의 각 화소별 화소값에서 이전 프레임 영상의 각 화소별 화소값을 차감한 영상인 차영상을 생성하는 차영상 생성부(75)와;
상기 차영상 생성부(75)에 의해 생성된 2개 이상의 차영상의 각 화소별 화소값을 각 화소 위치별로 합산하여 취합 차영상을 생성하는 차영상 합산부(77);
상기 차영상 합산부(77)에 의해 생성된 취합 차영상을 적분시켜 적분 영상을 생성하는 적분 영상 생성부(79);
상기 적분 영상 생성부(79)에 의해 생성된 적분 영상을 이용하여 취합 차영상의 특정 영역 안에 포함된 각 화소별 화소값을 합산한 합산 화소값을 산출하는 영역별 화소값 합산부(81);
및 상기 영역별 화소값 합산부(81)에 의해 산출된 취합 차영상의 특정 영역별 합산 화소값을 메모리에 저장된 합산 화소값 별 오일 미스트 농도와 비교하여 공작 기계 안의 특정 영역별 오일 미스트 농도를 파악하는 오일 미스트 농도 비교부(83)로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템.
An external temperature sensing module (3) for sensing the external temperature of the machine tool;
An internal temperature sensing module 5 for sensing the internal temperature of the machine tool;
A camera (7) for photographing the interior of the machine tool;
An image analyzer 9 for detecting the concentration of oil mist in each section of the machine tool from the machine tool internal image photographed by the camera 7;
A dust collecting facility control module 11 (hereinafter referred to as " dust collecting facility control module ") 11 for adjusting the dust collecting intensity of the dust collecting apparatus 13 stepwise according to the concentration of oil mist in each section within the machine tool detected by the image analyzing unit 9, );
And the oil mist concentration of each section in the machine tool detected by the image analyzer 9 and the current and the internal temperature of the machine tool, the current state of the machine tool and the dust collector 13, (Wi-fi) communication module 19 for transmitting an alarm signal generated from the wireless terminal 13 to an administrator terminal or a smart phone via Wi-Fi communication,
The image analyzing unit 9 subtracts the pixel value of each pixel of the previous frame image from the pixel value of each pixel of the reference frame image from the reference frame image and the previous frame image photographed at predetermined time intervals through the camera 7 A difference image generating unit 75 for generating a difference image which is one image;
A difference image summation unit 77 for summing the pixel values of the two or more difference images generated by the difference image generation unit 75 for each pixel position to generate a summed difference image;
An integral image generating unit 79 for integrating the summed-up difference image generated by the difference image summing unit 77 to generate an integral image;
An area-by-area pixel value summing unit 81 for calculating summed pixel values obtained by summing the pixel values of the pixels included in the specific area of the collected difference image using the integral image generated by the integral image generating unit 79;
And the summed pixel values of the specific area of the summed-up image calculated by the area-by-area pixel summing unit 81 are compared with the oil mist concentrations of the summed pixel values stored in the memory to determine the oil mist concentrations of the specific areas in the machine tool And an oil mist concentration comparing unit (83) for comparing the measured values with the measured values.
제1 항에 있어서,
상기 내·외부 온도 센싱 모듈(3,5)은 공작 기계의 내부 온도나 외부 온도에 비례하는 전압을 출력하는 온도 센싱부(21)와;
상기 온도 센싱부(21)로부터 출력되는 미소 전압을 증폭하는 신호 증폭부(23);
상기 신호 증폭부(23)로부터 출력되는 노이즈(Noise) 성분을 감쇄하는 로우 패스 필터(25)(Low Pass Filter);
상기 로우 패스 필터(25)로부터 출력되는 아날로그형 전압을 아날로그형 전압과 맞대응되는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(27);
및 상기 A/D 변환부(27)로부터 입력된 디지털 신호를 디지털 값으로 변환한 다음 변환된 디지털 값을 공작 기계의 내·외부 온도 값으로 환산하는 제어부(29)로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The internal / external temperature sensing module (3, 5) includes a temperature sensing unit (21) for outputting a voltage proportional to an internal temperature or an external temperature of the machine tool;
A signal amplifying unit 23 for amplifying a minute voltage output from the temperature sensing unit 21;
A low pass filter 25 for attenuating a noise component output from the signal amplifying unit 23;
An A / D converter 27 for converting an analog voltage output from the low-pass filter 25 into a digital signal corresponding to an analog voltage;
And a control unit (29) for converting the digital signal inputted from the A / D converting unit (27) into a digital value and then converting the converted digital value into internal and external temperature values of the machine tool A real - time monitoring system of air circulation inside the machine tool.
제2 항에 있어서,
상기 로우 패스 필터(25)는 2극 저역 통과 필터로서 일단이 신호 증폭부(23)의 출력 단자에 연결된 제1 저항(43)과,
일단이 제1 저항(43)의 타단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(45)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제1 커패시터(47),
일단이 상기 제1 저항(43)의 타단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(45)의 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제2 저항(49),
일단이 제1 오피 앰프(45)의 비반전 입력 단자(+)에 연결되고 타단이 접지된 제2 커패시터(51),
및 반전 입력 단자(-)와 출력 단자가 연결되어 제1 저항(43)으로 입력된 신호 증폭부(23)의 신호 중
Figure 112017091033132-pat00005
보다 큰 주파수 신호를 감쇄하는 제1 오피 앰프(45)로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 공작 기계 내부의 에어 순환 실시간 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
The low-pass filter 25 is a two-pole low-pass filter having a first resistor 43 whose one end is connected to the output terminal of the signal amplifying section 23,
A first capacitor 47 having one end connected to the other end of the first resistor 43 and the other end connected to the inverting input terminal (-) of the first operational amplifier 45,
A second resistor 49 having one end connected to the other end of the first resistor 43 and the other end connected to the non-inverting input terminal (+) of the first operational amplifier 45,
A second capacitor 51 having one end connected to the non-inverting input terminal (+) of the first operational amplifier 45 and the other end grounded,
And the signal of the signal amplifying part 23 inputted to the first resistor 43 by connecting the inverting input terminal (-) and the output terminal
Figure 112017091033132-pat00005
And a first operational amplifier (45) for attenuating a larger frequency signal. The real-time monitoring system of the air circulation inside the machine tool by image analysis.
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