KR102277509B1 - 열화상 장치 - Google Patents

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한경도
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Abstract

개시된 열화상 장치는 하나 혹은 복수의 온도센서를 구비한 센서부; 하나 혹은 복수의 핀홀을 구비하며, 물체로부터 하나 혹은 복수의 핀홀을 통과하는 빛을 하나 혹은 복수의 온도센서로 향하게 배치된 핀홀부재; 센서부와 핀홀부재 중 어느 하나를 움직여 하나 혹은 복수의 온도센서와 핀홀부재 사이의 거리를 조절하는 거리 조절부; 물체를 스캔하도록 센서부 및 핀홀부재를 기설정된 촬영 화각 내에서 일체로 움직이는 스캔 구동부; 및 센서부와, 거리 조절부와, 스캔 구동부를 제어하고, 센서부에서 ??득된 정보들을 처리하는 프로세서;를 포함한다.

Description

열화상 장치{Thermal imaging apparatus}
본 개시는 열화상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핀홀부재를 채용한 열화상 장치에 관한 것이다.
열화상 장치는 사물로부터 방사되는 열적외선 측정을 바탕으로 물체의 표면 온도를 계측하고 이를 사람이 인지할 수 있는 화상으로 변환하는 장치다. 열화상 장치는 공업, 의학, 군사 등 다양한 분야에서 열적외선 기반의 특이점을 탐지하고 이를 진단하는 데에 폭넓게 이용되어 왔다.
열화상을 형성하기 위해 볼로미터(bolomemter)나 써모파일 (thermopile)와 같은 적외선 센서들이 사용된다. 이러한 적외선 센서들은 촬영 거리의 제곱에 반비례하는 공간해상도 관계가 성립하여, 시판 제품의 경우 용도에 따라 장거리 촬영이 필요한 경우 고가의 줌렌즈 혹은 초점거리가 고정된 망원 단렌즈를 적용하여 이를 보완하여 왔다. 그러나 줌렌즈의 경우 장기적 관점에서의 유지보수가 어렵고, 망원을 위해 다중으로 적용된 렌즈들의 수차 (aberration)에 따른 측정 오차가 크며, 기계 구조의 특성상 약 2만 회 이상의 화상 촬영 시에는 조리개 및 구동 모터의 내구연한이 도래하는 단점이 있다. 망원 단렌즈의 경우 고정 초점거리로 인하여 센서의 분해능이 저해되고, 가까운 사물에 대한 인지가능한 이미지 형성이 불가능한 단점이 있다. 또한, 사물로부터의 거리가 멀어지는 경우 거리에 따라 열적외선이 감쇄되어 망원렌즈를 이용하여도 별도의 보정을 통해 손실되는 계측 온도의 값이 크게 나타난다.
이와 더불어, 종래 볼로미터 기반 이미징 시스템의 경우 센서 집적도 및 이에 따른 해상도에 따라 천문학인 금액의 투자가 요구되며, 기본적인 저해상도 특성 상 기존 보편화된 일반 카메라에 비하여 1/10 이하 해상도의 이미지만을 산출할 수 있다. 또한, 상기 볼로미터 계열의 경우 시중 매우 고가의 센서로 인하여 지속적인 모니터링에는 적합하지 않다. 덧붙여, 상술한 써모파일의 경우 볼로미터에 대해 집적도가 낮고 신기술 개발이 최근에서야 이루어짐에 따라 폭넓은 적용에 어려움이 있었다.
본 개시는 유의미한 실내외 중장기 열화상 분석 기법을 제시할 수 있는 열화상 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 열화상 장치는,
하나 혹은 복수의 온도센서를 구비한 센서부;
하나 혹은 복수의 핀홀을 구비하며, 물체로부터 하나 혹은 복수의 핀홀을 통과하는 빛을 하나 혹은 복수의 온도센서로 향하게 배치된 핀홀부재;
센서부와 핀홀부재 중 어느 하나를 움직여 하나 혹은 복수의 온도센서와 핀홀부재 사이의 거리를 조절하는 거리 조절부;
물체를 스캔하도록 센서부 및 핀홀부재를 기설정된 촬영 화각 내에서 일체로 움직이는 스캔 구동부; 및
센서부와, 거리 조절부와, 스캔 구동부를 제어하고, 센서부에서 ??득된 정보들을 처리하는 프로세서;를 포함한다.
핀홀부재는 핀홀부재의 핀홀 각각의 후방 화각이 센서부의 온도 센서 각각의 검출면에 일대일 대응되도록 위치한다.
거리 조절부는 핀홀부재의 핀홀 각각의 센서부에 맺히는 후방 스폿의 크기가 센서부의 온도 센서 각각의 검출면의 크기의 0.5배 내지 2배의 범위내에 있도록 센서부와 핀홀부재 중 어느 하나를 움직일 수 있다.
핀홀부재는 투명 세라믹 패널과, 투명 세라믹 패널의 양면 중 적어도 한 면에서 하나 혹은 복수의 핀홀의 영역을 제외한 나머지 영역에 도포된 불투명막을 포함할 수 있다.
핀홀부재는 복수의 핀홀을 포함하며, 복수의 핀홀은 평면상에 배열될 수 있다. 또는 핀홀부재는 복수의 핀홀을 포함하며, 복수의 핀홀은 곡면상에 배열될 수 있다.
하나 혹은 복수의 온도센서는 써모파일 센서, 마이크로볼로미터(microbolometer) 센서, 초전기 센서(pyroelectric sensor), 및 탄소나노튜브 센서를 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나의 센서 또는 센서 어레이일 수 있다.
복수의 온도센서들은 제1 배열면에 2차원으로 배열되며, 복수의 핀홀들은 제2 배열면에 2차원으로 배열되며, 제2 배열면은 제1 배열면에 평행할 수 있다.
복수의 온도센서들은 제1 배열면에 2차원으로 배열되며, 복수의 핀홀들은 제2 배열면에 2차원으로 배열되며, 제2 배열면은 제1 배열면에 경사질 수 있다. 이 경우, 열화상 장치는 제2 배열면과 제1 배열면 사이의 경사각도를 조절하는 경사각도 조절부를 더 포함할 수 있다.
센서부가 설치되는 제1 기재와, 핀홀부재가 설치되는 제2 기재와, 제2 기재를 제1 기재에 대해 선형으로 움직임 가능하게 지지하는 지지프레임을 포함한 하우징을 더 포함하며, 거리 조절부는 제2 기재를 제1 기재로부터 선형으로 이동하게 하는 선형 액츄에이터일 수 있다.
열화상 장치는 물체와 핀홀부재 사이의 거리를 측정하는 거리 측정기를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 거리 측정기로부터 측정된 거리와, 핀홀부재와 센서부 사이의 거리에 기초하여 열적외 에너지의 보정을 수행할 수 있다.
열화상 장치는 태양광 패널의 모니터링 영역 전체에 대한 비열화상 이미지를 촬영하는 비열화상 촬상부를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 수집한 온도 정보를 기설정된 RGB 색영역을 통하여 지정 해상도의 열화상으로 변환할 수 있다.
프로세서는 수집한 온도정보, 설정 열적외선 방사율, 촬영 화각 정보, 시간 정보를 이용하여, 촬영 1회당 최고 온도, 최저 온도, 중간값 온도, 및 평균 온도를 스캔 구동부의 구동에 따른 촬영 화각 정보와 연동하여 고온 이상 부위의 위치를 열화상 상에 표기할 수 있는 중첩 레이어로 변환할 수 있다.
열화상 장치는 프로세서에서 처리된 정보들을 외부 장치에 전송하고 외부 장치로부터 제어명령을 수신받는 통신부를 더 포함할 수 있다.
개시된 실시예들에 의한 열화상 장치는 핀홀부재와 센서부 사이의 거리 등 기구적인 구조에서의 조절만으로 초점 유지가 가능하여 별도로 기계공학적인 조리개 장치 혹은 렌즈가 필요하지 않다.
개시된 실시예들에 의한 열화상 장치는 거리측정기를 통해 계측되는 거리와 거리 조절부를 통해 조절되는 거리에 대한 정보를 바탕으로 산출할 수 있는 열적외선 에너지의 보정기법을 통해 피사체의 정확한 온도를 소프트웨어적으로 보정할 수 있다.
개시된 실시예들에 의한 열화상 장치는 별도의 광학 성능을 위한 렌즈 장착 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 열화상 장치의 온도검출부의 구성도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 온도검출부의 핀홀부재의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 2의 온도검출부의 센서부의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4의 센서부의 온도센서의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀부재와 센서부의 관계를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀을 통해 산출할 수 있는 화각 및 열적외선 입사 면적의 관계를 도시한다.
도 8은 태양광 패널의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치에서 온도검출부의 구성도를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀부재와 센서부의 관계를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치에서 핀홀부재와 센서부의 관계를 도시한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 온도검출부의 외관을 개략적으로 도시한다.
도 14는 도 13의 온도검출부가 초점 조정을 위해 동작하는 모습을 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 하드웨어 구성 블록도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치에 입출력하는 데이터의 알고리듬 블록도를 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 예를 들어, "열화상"이라 함은 피사체의 온도 프로파일을 가시 이미지로 변환된 것뿐만 아니라, 2차원 혹은 3차원으로 표현된 온도 프로파일 또는 온도 맵(map)을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치(100)를 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 열화상 장치(100)는 온도검출부(110), 거리측정기(150), 및 스캔구동부(170)를 포함한다.
온도검출부(110)은 물체(O)로부터 방사되는 열적외선(111)의 검출을 바탕으로 물체(O)의 표면 온도를 계측한다. 온도검출부(110)의 1회 계측 영역(112)은 온도검출부(110)의 화각에 의해 정의되는 영역이며, 온도검출부(110)의 개구를 이동시킴으로써 물체(O)의 표면에서의 1회 계측 영역(112)은 이동될 수 있다. 온도검출부(110)의 상세한 구성은 후술하기로 한다.
거리측정기(150)는 상용의 레이저 거리측정기일 수 있다. 레이저 거리측정기는 레이저광을 출사하고 물체(O)에서 반사된 레이저광을 수광함으로써 물체(O)와 거리측정기(150) 사이의 거리를 측정한다. 거리측정 방식은 공지의 방식이 채용될 수 있다. 가령, 펄스형 레이저광을 출사하고 반사된 레이저광을 검출하는데까지 걸리는 시간을 이용하여 거리를 측정하거나, 연속발진형 레이저를 변조시켜 거리를 구할 수 있다. 거리측정기(150)의 거리측정 기준 위치를 온도검출부(110)(특히, 핀홀부재(도 2의 120))에 놓음으로서, 물체(O)와 핀홀부재(120) 사이의 거리를 알 수 있게 된다. 또한, 거리측정기(150)에서 계측된 거리 정보는 스캔구동부(170)의 구동량 정보와 연동하여, 온도검출부(110)에서 계측되고 있는 1회 계측 영역(112)의 위치를 특정하는데 사용될 수 있다.
온도검출부(110)과 거리측정기(150)는 하우징(160)에 실장되어, 스캔구동부(170)에 의해 일체로 움직이도록 할 수 있다.
스캔구동부(170)는 온도검출부(110)가 물체(O)의 모니터링 영역 전체를 스캔할 수 있도록 한다. 예를 들어, 스캔구동부(170)은 물체(O)의 모니터링 영역 전체를 시순차적으로 종방향(A) 및 횡방향(B)으로 스캐닝할 수 있도록 2축 구동 서보모듈을 포함할 수 있다. 이러한 2축 구동 서보모듈은 종방향(A)으로 1축 구동하는 제1 서보(171)와, 횡방향(B)으로 1축 구동하는 제2 서보(172)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 서보(171, 172)는 각각 소정 각도간격으로 회전하는 스텝모터를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 서보(171, 172)의 1 스텝당 이동량은, 온도검출부(110)에 의한 물체(O)의 1회 계측 영역(112)이 연이어지거나 소정량 겹쳐진 상태로 이어지도록 설정될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 온도검출부(110)의 구성도를 개략적으로 도시한다. 도 2를 참조하면, 온도검출부(110)는 핀홀부재(120)와, 센서부(130)와, 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 거리(d)를 조정하는 거리 조절부(140)를 포함한다.
핀홀부재(120)는 2차원적으로 배열되는 복수의 핀홀(121)을 가진다. 센서부(130)는 2차원적으로 배열되는 복수의 온도센서(131)를 가진다. 복수의 핀홀(121)과 복수의 온도센서(131)는 서로 일대일 대응될 수 있다. 핀홀(121)의 피치(P1)는 온도센서(131)의 피치(P2)와 같거나, 혹은 그보다 클 수 있다.
거리 조절부(140)는 일 예로, 샤프트(141)가 선형으로 움직이는 선형 액츄에이터(linear actuator)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지의 수단이 채용될 수 있다. 도 2에 도시된 예는, 샤프트(141)가 핀홀부재(120)에 연결된 경우를 도시하고 있으나, 샤프트(141)가 센서부(130)에 연결될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 실시예에 따른 온도검출부(110)의 핀홀부재(120)의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 3을 참조하면, 핀홀부재(120)는 평평한 판재(122)에 복수의 핀홀(121)을 투과영역으로 가지고 있다.
판재(122)는 가령 두께 2mm 이내의 투명 세라믹 패널에 불투명막이 도포되어 있을 수 있으며, 불투명막이 도포되지 않은 영역이 복수의 핀홀(121)로 형성될 수 있다. 다른 예로, 판재(122)는 불투명한 재질로 형성되고, 구멍을 뚫어 복수의 핀홀(121)을 형성할 수도 있을 것이다. 핀홀(121)은 원형으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 실시예에 따른 온도검출부(110)의 센서부(130)의 일 예를 개략적으로 도시하며, 도 5는 본 실시예에 따른 센서부(130)의 온도센서(131)의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서부(130)는 9개의 온도센서(131)가 기판(132) 상에 3 x 3의 행렬로 배열되어 형성될 수 있다. 예시적으로, 도 4는 센서부(130)가 3 x 3 개의 온도센서부인 경우를 도시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
온도센서(131)는 패키징 프레임(134)의 일면에 열적외선(111)이 검출되는 수광면(133)을 가지고 있다. 이러한 온도센서(131)는 써모파일 센서일 수 있다. 써모파일 센서는 복수의 열전쌍이 배열된 구조를 가지고 있으며, 열전쌍들은 고온부(hot region)와 저온부(cold region)가 교차하여 위치하여 온 접점(hot junction)과 냉 접점(cold junction)은 열적으로 분리(thermal isolation)되어 있다. 일반적으로 냉접점은 효율적인 힛싱크(heat sink)를 위하여 실리콘 기판 위에 위치하고, 온접점 부분에는 적외선을 흡수하는 흑체(black body)를 형성한다. 낮은 열전도도(thermal conductance)와 낮은 열용량(thermal capacitance)을 갖는 얇은 다이어프램(diaphragm) 위에 두 개의 서로 다른 열전 물질(thermoelectric material)을 직렬로 위치시키는데, 써모파일 센서에 일정한 적외선 복사에너지가 입력되었을 때에 나타나는 기전력은 저온부와 고온부의 온도차에 비례하여 나타나게 된다. 이러한 써모파일 센서는 최근 수은온도계를 대신하여 귓속형 체온계등의 온도센서 소자로 널리 보급되고 있으며 온도의 정밀계측과 빠른 응답속도와 열원에 직접 닿지 않고도 계측할 수 있는 장점으로 인해 자동차 내부의 온도 측정 및 가전 기기의 온도측정 등의 다양한 분야로 그 응용범위가 급속히 확대되고 있다. 본 실시예는 온도센서(131)가 써모파일 센서인 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 온도센서(131)는 마이크로볼로미터(microbolometer) 센서, 초전기 센서(pyroelectric sensor), 또는 탄소나노튜브 센서일 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀부재(120)와 센서부(130)의 관계를 도시하며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀(121)을 통해 산출할 수 있는 화각 및 열적외선 입사 면적의 관계를 도시한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 핀홀부재(120)의 각 핀홀(121)을 통하여 각 온도센서(131)의 수광면(133)에 투과된 열적외선 에너지가 할당된다. 핀홀부재(120)의 각 핀홀(121)을 통해 할당된, 피사체로부터 방사된 열적외선 에너지는 직접적으로 센서부(130)의 각 온도센서(131)에 의해 감지되며, 이 때 온도센서(131)의 수광면(133)에 할당된 열적외선량이 온도센서(131)에서 환산되는 전자기 에너지에 따라 온도 값으로 변환된다.
물체(O)의 표면에서 방출되어 핀홀(121)로 입사되는 열적외선(111)의 물체측 스폿(113)의 크기와, 핀홀(121)을 통과하여 온도센서(131)의 수광면(133)에 도달하는 열적외선(111)의 센서측 스폿의 크기는 다음과 같은 수학식 1을 만족하게 된다.
Figure 112018132553169-pat00001
여기서, R은 열적외선(111)의 물체측 스폿(113)의 반지름을 나타내고, r는 열적외선(111)의 센서측 스폿의 반지름을 나타내며, 거리 L는 물체(O)와 핀홀부재(120) 사이의 거리를 나타내며, f는 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 거리를 나타낸다. 거리 L는 거리측정기(150)를 통해 계측될 수 있다. 거리 f는 거리 조절부(140)를 통해 조절될 수 있다.
한편, 핀홀(121)을 통과하여 온도센서(131)의 수광면(133)에 도달하는 열적외선(111)의 센서측 스폿은 가급적 온도센서(131)의 수광면(133) 내에 도달하는 것이 효율 측면에 바람직하다. 일 예로, 열적외선(111)의 센서측 스폿은 온도센서(131)의 수광면(133)에 내접하는 크기로 형성될 수 있다. 다른 예로, 공차를 고려하여 열적외선(111)의 센서측 스폿은 온도센서(131)의 수광면(133)의 크기보다 약간 작게(예를 들어, 열적외선(111)의 센서측 스폿의 직격이 수광면(133)의 직경의 80~99% 범위 내에서) 형성될 수도 있다.
열적외선(111)의 물체측 스폿(113)의 크기는 열화상 장치(100)에서 생성되는 열화상의 픽셀 크기이므로, 열화상 장치(100)의 해상도와 관련된다. 따라서, 핀홀부재(120)와 물체(O) 사이의 거리가 변동되면 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 초점거리 f를 조절함으로써, 온도센서(131)의 수광면(133)의 크기와, 요청되는 해상도를 만족시킬 수 있게 된다. 이와 같은 관계는, 핀홀부재(120)를 렌즈로 해석할 때, 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 거리 f를 핀홀부재(120)의 후방 초점거리처럼 간주할 수 있게 된다. 이하, '초점거리'라 함은 별도의 언급이 없는한, 핀홀부재(120)에서 센서부(130)까지의 거리 f를 의미하기로 한다.
일 예로, 온도센서(131)의 수광면(133)의 내접원의 지름을 약 3.5 mm 라 하고, 물체(O)측 스폿의 지름을 1.7 m, 물체(O)와 핀홀부재(120) 사이의 거리 L이 각각 20 m, 5 m 인 경우를 생각해보면, 물체(O)의 표면에서 출발한 열적외선(111)이 하나의 핀홀(121)를 통해 온도센서(131)의 수광면(133)에 내접하는 원의 크기로 입사되기를 원할 경우, 이에 대한 초점거리 f는 비례식을 바탕으로 각각 41.2 mm, 10.3 mm 로 계산할 수 있다.
핀홀(121)의 크기는 존 윌리엄 스트럿 레일리의 계산식이 사용되는데, 이는 다음의 수학식 2와 같다(Strutt, J. W., On Pin-hole Photography, Phil. Mag., v. 31, pp. 87-99, 1891).
Figure 112018132553169-pat00002
여기서, d는 핀홀(121)의 직경이며, λ는 감지하고자 하는 열적외선(111)의 파장, f는 초점거리로서, 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 거리를 나타낸다.
감지할 수 있는 열적외선(111)의 파장은 약 8 μm부터 15 μm 사이에 존재하므로, 상기 수학식 2에 따라 계산한 결과는 일례로 8 μm 파장과 상기 41.2 mm 및 10.3 mm 초점거리에 대해 적합한 핀홀(121)의 직경 d는 각각 0.57 mm ~ 1.15 mm, 0.29 mm ~ 0.57 mm 범위로 계산된다. 이 핀홀(121)의 크기는 경험식에 의한 보정 상수 c의 범위인 1~2에 따른 것으로서, 사진 촬영 등을 위해 최적의 해상력을 얻을 필요가 있을 때의 범위이다. 따라서 개별 온도센서(131)에 입사되는 에너지량 계측을 이용하는 본 실시예의 착안에 따르면 초점거리 f에 따른 핀홀(121)의 개구 크기의 제약은 크게 완화될 수 있다. 즉, 위의 경우 핀홀(121)의 직경 d를 양극단의 중간값인 0.57 mm로 고정하고 센서부(130)와 핀홀부재(120) 사이의 거리 조정을 통하여 물체(O)와의 거리와 무관하게 대상의 일정한 면적에 대한 전자기파 에너지 측정이 가능하다. 또한 20 m 보다 먼 대상을 관측하는 경우 상기 경험식에 의해 도출되는 최적 핀홀 직경보다 작게 되어 회절 효과로 인한 간섭 패턴이 나타날 수 있지만, 이 경우 거리측정기(150)를 통한 거리정보를 바탕으로 경험적 보정이 가능하다.
본 실시예의 열화상 장치(100)는 핀홀부재(120)를 이용함으로써, 핀홀부재(120)와 센서부(130) 사이의 거리 f(즉, 초점거리) 등 기구적인 구조에서의 조절만으로 초점 유지가 가능하여 별도로 기계공학적인 조리개 장치 혹은 렌즈가 필요하지 않다. 나아가 거리측정기(150)를 통해 계측되는 L과 거리 조절부(140)를 통해 조절되는 f의 거리 정보를 바탕으로 산출할 수 있는 열적외선 에너지의 보정기법을 통해 피사체의 정확한 온도를 소프트웨어적으로 보정할 수 있다는 점에 있다. 이와 더불어 별도의 광학 성능을 위한 렌즈 장착 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
초점거리와 핀홀(121)의 직경 관계식은 제곱근으로 또는 로그함수적로 증가하는 관계에 있으므로 핀홀(121)의 이용은 초점거리가 매우 짧은 경우에 그 효과가 증대된다. 이에 따라, 초점거리가 약 10 cm 이하인 경우 핀홀(121)의 직경은 초점거리의 증가에 큰 영향을 받지 아니한다. 또한, 핀홀(121)의 구경은 충분히 크게 적용되므로, 열적외선 파장의 회절에 의한 효과를 받지 아니한다. 가령, 일반적인 물체, 즉 300K 정도의 상온에 존재하는 최대 복사 에미턴스 방출 파장은 10μm 정도인데, 핀홀(121)의 직경은 대략 0.1mm보다 크게 하게 되면, 핀홀(121)에서 열적외선 파장의 회절은 무시할 수 있다.
상기 방법으로 물체(O)와의 거리 L과는 무관하게 물체(O)의 일정한 면적에 대한 전자기파 에너지를 관측할 수 있으나, 온도센서(131)가 관측하는 화각의 변동으로 인해 방사선속(radiant flux)은 관측 거리(즉, 거리 L)가 증가함에 따라 감소하게 된다. 온도센서(131)는 소정의 입체각 (solid angle)에 대해 입사되는 전자기파의 총 에너지량을 슈테판-볼츠만 법칙을 이용해 온도 정보로 변환한다. 따라서 온도센서(131)와 핀홀(121)간의 거리가 변화하여 관측하는 입체각이 줄어들거나 늘어날 경우 입사되는 전자기파의 총 에너지량도 줄어들거나 늘어나게 되므로, 정확한 온도 정보 추정을 위해 입사되는 에너지량을 기하학적으로 보정해 줄 필요가 있다. 평면각 10도의 화각으로 설계된 온도센서(131)의 경우 그에 해당하는 입체각은 약 0.024 스테라디안(sr)이다. 온도센서(131)로부터 핀홀(121)의 크기 0.57 mm 에 대한 평면각은 초점거리 41.2 mm 및 10.3 mm의 경우 각각 약 0.80도, 약 3.17도 이며 이에 대한 공간각은 각각 0.000153 스테라디안, 0.0024 스테라디안이다. 따라서 초점거리 41.2 mm의 경우 0.64%, 10.3 mm의 경우 10% 가량의 에너지가 입사되며 이를 바탕으로 써모파일로부터 추산된 온도 정보를 슈테판-볼츠만 법칙에 의거하여 보정해줄 수 있다. 부가적으로 상기 법칙으로 온도 정보를 보정하는 동시에 별도의 보정상수 c는 써모파일 제조사 및 센서 직경에 따라 다를 수 있으므로 실 온도 계측에 결부된 수동적 캘리브레이션을 통하여 함수 형태로 내부 알고리듬에 할당한다. 그러나 실제로는, 하나의 고정 직경 핀홀을 통해 계측할 수 있는 초점거리는 기본적으로 고정된 값이 아닌 어느 정도의 범위를 가지고 있으며, 이는 경험식에 따라 다음 표와 같이 산출할 수 있다. 따라서 보정상수를 통한 보정은 다음 표 1에 위배되는 경우로 한정하여 적용한다. 하기의 표 1은 피사체 거리와 핀홀 직경에 따른 초점거리 산출을 예시한 것이다 (참조: Renner, E., “Pinhole photography”, 1999)
핀홀 직경 피사체와의 거리 (m)
(mm) 0.25 0.5 1 2 5 10 20
0.1 5 5 5 5 5 5 5
0.15 12 12 11 11 11 11 11
0.2 22 21 21 20 20 20 20
0.25 36 34 33 32 32 32 32
0.3 56 50 48 47 46 46 45
0.35 82 71 66 64 63 62 62
0.4 119 96 88 84 82 81 81
0.45 173 129 114 108 104 103 103
0.5 255 169 144 135 130 128 127
0.55 393 220 180 165 158 155 154
도 8은 태양광 패널의 일 예를 개략적으로 도시하며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 태양광의 빛에너지를 전기에너지로 전환시키는 태양전지셀(C)이 복수개 모여 태양전지 모듈(M)을 이루며, 이러한 태양전지 모듈(M)이 2차원적으로 배열되어 하나의 태양광 패널(P)을 이룬다. 통상적으로 태양전지셀(C) 자체가 고장나게 되면, 고장난 태양전지셀(C)이 속한 태양전지 모듈(M)을 교체할 수 있게 되어 있다. 일례로 단일 태양전지 모듈(M)의 크기는 300 W급의 경우 1 m x 1.985 m로, 이러한 태양전지 모듈(M)이 수 개에서 수십 개 모여 한 단위의 태양광 패널(P)을 이루고 있다.
도 9를 참조하면, 열화상 장치(100)는 상기와 같은 태양광 패널(P)에 대한 고장유무를 모니터링하는데 사용될 수 있다.
온도검출부(110)는 태양광 패널(P)의 모니터링 영역에 온도 정보를 순차적으로 수집한다. 온도검출부(110)는 태양광 패널(P)의 1회 계측 영역(112)의 열적외선(111)의 방사율을 계측하고, 계측된 열적외선(111)의 방사율을 온도로 변환하여 온도를 계측한다. 1회 계측 영역(112)은 복수의 온도센서(131)에 대응되는 복수의 물체측 스폿(113)을 포함한다. 한편, 온도가 계측되는 1회 계측 영역(112)의 위치정보는 스캔구동부(170)의 구동정보 및 거리측정기(120)에서 얻어지는 거리정보를 통해 구해진다. 태양광 패널(P)의 1회 계측 영역(112)에 대한 온도 계측이 완료되면, 스캔구동부(170)는 온도검출부(110)를 종방향(A)으로 소정의 구동 각도로 회전시켜 온도검출부(110)가 태양광 패널(P)의 1회 계측 영역(112)의 이웃한 영역을 온도 계측하도록 한다. 후속하여 검출하는 이웃한 영역은 앞서 검출한 1회 계측 영역(112)과 겹쳐지지 않게 하거나 혹은 일부 겹쳐지게 할 수도 있다. 이와 같은 동작을 순차적으로 함으로써, 태양광 패널(P)의 모니터링 영역의 1회 계측 영역(112)을 포함한 종방향(A)의 일 열에 대한 온도 정보를 얻게 된다. 다음으로, 스캔구동부(170)은 온도검출부(110)을 횡방향(B)으로 소정의 구동 각도로 회전시킨 후 이와 같은 동작을 순차적으로 수행하도록 한다. 스캔구동부(170)의 구동 각도는 일정한 상수이거나, 피사체인 태양광 패널(P)과의 화각 및 거리에 따라 달라지는 값일 수 있다.
상기와 같이 동작시킴으로써, 태양광 패널(P)의 모니터링 영역 전역에 온도 정보를 순차적으로 얻게 된다.
가령, 도 9의 좌측에 도시된 바와 같이, 계측된 온도정보를 이용하여 소정 온도 이상으로 고온 이상이라고 판정된 영역(114, 115)과 같은 고온의 이상 패널 영역만을 태양광 패널(P)에 대한 열화상 이미지로 변환시킬 수 있다. 물론 모니터링 영역 전체를 RGB의 열화상 이미지로 변환할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 온도검출부(110)의 구성도를 개략적으로 도시하며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에서 핀홀부재와 센서부의 관계를 도시한다.
본 실시예에 따른 열화상 장치는 온도검출부(210)의 핀홀부재(220)가 센서부(230)에 대해 소정 각도로 경사(b1)로 경사지게 배치된다는 점을 제외하고는 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다.
온도검출부(210)의 온도센서(231)이 배열된 면은 물체(O)의 계측 표면에 대해 가능한한 수직인 경우가 바람직하다. 그러나, 열화상 장치의 설치 공간의 제한으로 말미암아, 이와 같은 배치가 어려운 경우가 종종 있다. 가령, 물체(O)의 계측 표면이 매우 경사지거나 바닥면인데 반하여, 열화상 장치를 물체(O)의 계측 표면의 측상부에 위치한 경우, 온도검출부(210)의 온도센서(231)이 배열된 면은 물체(O)의 계측 표면에 대해 경사가 크게 된다. 이러한 경우, 본 실시예와 같이, 온도검출부(210)의 핀홀부재(220)가 센서부(230)에 대한 경사(b1)를 면은 물체(O)의 계측 표면의 경사각도(b2)에 대응하여 설정하도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치에서 핀홀부재(320)와 센서부(130)의 관계를 도시한다.
본 실시예에 따른 열화상 장치는 온도검출부의 핀홀부재(320)에서 핀홀(321)이 배열된 면(이하, 핀홀면)이 곡면이라는 점을 제외하고는 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 핀홀면의 곡률은, 센서면에 상응하는 물체(O)와 스팟 직경 D간의 관계에 의해 증가하는 감시장치의 크기 비를 상쇄하기 위하여, 설계될 수 있다. 핀홀부재(320)는 경성 재질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 핀홀부재(320)를 연성 재질로 형성하고, 물체(O)와 열화상 장치의 거리(L)에 따라 핀홀부재(320)의 핀홀면의 곡률을 가변시킬 수도 있다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 온도검출부(410)의 외관을 개략적으로 도시하며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 온도검출부(410)의 외관을 개략적으로 도시한다.
온도검출부(141)의 케이스(460)는 핀홀측 케이스(461)과 온도센서측 케이스(462)를 포함할 수 있다. 핀홀측 케이스(461)과 온도센서측 케이스(462)은 속이 비어 있으며, 핀홀측 케이스(461)에서 온도센서측 케이스(462)를 바라보는 면은 제거되어 있다. 핀홀측 케이스(461)은 외곽면에는 핀홀부재(420)와 거리측정기(450)가 배치된다. 온도센서측 케이스(462)의 내측면에는 센서부(430)가 배치된다.
케이스(460)의 전체적인 외관은 직육면체의 형상을 지닐 수 있다. 핀홀측 케이스(461)과 온도센서측 케이스(462) 사이에는 선형 액츄에이터(441)과 선형 샤프트(441)가 마련될 수 있다. 선형 액츄에이터(441)는 핀홀측 케이스(461)과 온도센서측 케이스(462) 사이의 거리를 조절하기 위하여 길이 방향(443)으로 핀홀측 케이스(461)을 움직이게 한다. 선형 샤프트(441)는 핀홀측 케이스(461)가 길이 방향(443)으로 움직일 수 있도록 지지한다. 물론, 선형 액츄에이터(441)가 온도센서측 케이스(462)를 움직이게 할 수 있음은 물론이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치의 하드웨어 구성 블록도를 도시하며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 장치에 입출력하는 데이터의 알고리듬 블록도를 도시한다.
본 실시예의 열화상 장치는 센서부(520), 거리조절부(530), 거리측정부(540), 프로세서(550), 및 메모리(560)를 포함할 수 있다.
프로세서(550)는 센서부(520) 및 스캔구동부(570)을 제어하여 물체(O)의 모니터링 영역에 온도 정보를 순차적으로 수집한다. 센서부(520)는 물체(O)의 1회 계측 영역(112)의 열적외선(A)의 방사율을 계측하고, 계측된 열적외선의 방사율을 온도로 변환하여 온도를 계측한다. 계측된 열적외선의 방사율의 온도 변환은 프로세서(550)에서 수행될 수도 있다. 한편, 온도가 계측되는 영역(112)의 위치정보는 스캔구동부(570)의 구동정보 및 거리측정기(540)에서 얻어지는 거리정보를 통해 구해진다. 물체(O)의 1회 계측 영역(112)에 대한 온도 계측이 완료되면, 스캔구동부(570)은 센서부(520)를 포함한 온도검출부를 종방향(A)으로 소정의 구동 각도로 회전시켜 센서부(520)이 물체(O)의 1회 계측 영역(112)의 이웃한 영역을 온도 계측하도록 한다. 이와 같은 동작을 순차적으로 함으로써, 물체(O)의 모니터링 영역의 1회 계측 영역(112)을 포함한 종방향(A)의 일 열에 대한 온도 정보를 얻게 된다. 다음으로, 스캔구동부(570)은 센서부(520)을 횡방향(B)으로 소정의 구동 각도로 회전시킨 후 이와 같은 동작을 순차적으로 수행하도록 한다. 스캔구동부(570)의 구동 각도는 일정한 상수이거나, 피사체인 물체(O)과의 화각 및 거리에 따라 달라지는 값일 수 있다.
한편, 프로세서(550)는, 수집한 온도 정보를 기설정된 RGB 색영역을 통하여 지정 해상도의 열화상 이미지로 변환하는 동작을 수행할 수 있다. 가령, 도 9의 우측에 도시된 바와 같이, 계측된 온도정보를 이용하여 고온이상영역(114, 115)만을 물체(O)에 대한 열화상 이미지로 변환시킬 수 있다. 물론 모니터링 영역 전체를 RGB의 열화상 이미지로 변환할 수도 있다.
나아가, 프로세서(160)는 수집한 온도정보, 기설정된 열적외선 방사율, 촬영 화각 정보, 상기 열화상 이미지 상에 표기할 수 있는 중첩 레이어로 변환하고, (비열화상 카메라가 있는 경우) 비열화상 이미지, 열 시간 정보를 이용하여, 촬영 1회당 최고 온도, 최저 온도, 중간값 온도, 및 평균 온도를 스캔구동부(570)의 구동에 따른 촬영 화각 정보와 연동하여 고온 이상 영역의 위치를 화상 이미지, 및 이상 영역 위치 레이어를 중첩하여 최종 열화상 이미지로 변환할 수도 있다.
상기와 같이 온도 계측을 위한 입력 데이터는 계측 온도, 기설정된 방사율 상수, 서보 동작 시 마다 피사체와의 화각 정보를 기록하기 위한 구동 각도, 초기 촬영 비열화상 이미지가 되며, 이를 이용하여 형성하는 출력 데이터는 열화상 데이터를 설정된 RGB 색영역에 따라 표시되는 열적외선 이미지, 초기 촬영 비열화상 이미지와 열화상 데이터를 중첩한 사용자용 열화상 이미지, 데이터 중 최고 및 최저 온도, 온도 중간값, 온도 평균값, 구동 각도와 열적외 온도 계측으로부터 산출한 고온 영역 온도 및 위치 데이터가 된다.
상기와 같은 출력 데이터는 통신부를 통해 외부 장치로 전달된다. 외부 장치는 관제센터의 서버일 수 있다. 또는 외부 장치는 관제센터의 서버와 네트워크를 통해 연결하는 중계기일 수도 있다.
상기와 같은 출력 데이터는 반복적이고 연속적으로 생성될 수 있으며, 이에 따라 사용자로 하여금 물체(O)을 실시간으로 모니터링하도록 할 수 있다.
상기와 같은 하드웨어는 통합모듈(510)로 구성될 수 있다. 화각의 계측 시 마다 기기 각도 및 이에 결부된 계측 화각의 조정을 위해, 종방향 및 횡방향 각 1개의 서보 모터를 포함한 서보구동부(570)를 적용하며, 통합 모듈(510)의 내부에는 양방향 통신을 위한 통신부(590) 및 안테나(591)이 내장될 수 있다. 상기 통합모듈(510)을 포함한 열화상 장치는 예를 들어 IP67 등급을 상회하는 방수 및 방진 하우징(도 1의 160)을 포함한다. 이와 더불어, 열화상 장치는 상시 전원 공급이 차단되었을 때를 대비한 비상용 리튬 폴리머 배터리와 같은 내장 전원(580)을 더 포함할 수 있다
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따라 열화상 계측은, 온도계측(610), 피사체거리계측(620), 구동계조절(630), 구동계화각(540)을 계측하거나 조절하고, 이로부터 거리를 보정하고 온도를 계측한다. 거리 보정 및 처리 알고리즘(650)은 하기와 같다.
[1] 사용자 입력에 따른 계측 이미지 화각 설정 변수 선언, 온도 저장 배열 선언
[2] 루프시작
[3] 거리 계측, 온도 계측
[4] 거리 계측값에 따른 온도 보정 수행 (함수 계산 및 보정상수 산입)
[5] 온도 루프 시작
[6] 온도 비정상 탐지 후 정상일 경우 저장, 비정상일 경우 재계측
[7] 임계온도 이상 혹은 이하일 경우 정지; 경고 메시지 송출
[8] 루프종료
[9] 온도 저장 배열 자료를 이미지와 중첩하여 서버로 전송
이와 더불어 구동 반복 루프(660)는 상기 거리 보정 및 처리 알고리즘(650)과 결부되어 작성되며, 다음과 같다.
[1] 구동계 원점으로 초기화, 사용자 입력에 따른 계측 이미지 화각 설정 변수 선언
[2] 최종 계측 회수 산출, 구동계 설정 및 계측 회수에 따른 1회당 구동 화각 산출
[3] 루프 시작
[4] 횡방향 끝까지 횡방향 계측
[5] 횡방향 끝에서 1 클릭 (1 화각) 아래의 반대 방향으로 횡방향 계측
[6] 종료 시점 판단
[7] 루프 종료
상기 논리에 따라 구동계의 계측 방향 및 순서가 결정되며, 이는 물체(O)의 좌상단부터 시작되는 온도 계측의 진행에 따라 예를 들어, 도 9의 흑색 화살표와 같이 나타낼 수 있다.
전술한 본 발명인 열화상 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 열화상 장치
110, 210: 온도검출부
111: 열적외선
112: 1회 계측 영역
120: 핀홀부재
121: 핀홀
130: 센서부
131: 온도센서
133: 수광면
134: 패키징 프레임
140: 거리 조절부
141: 샤프트
150, 450: 거리측정기
160: 하우징
170: 스캔구동부
460: 케이스
P: 태양광 패널

Claims (17)

  1. 하나 혹은 복수의 온도센서를 구비한 센서부;
    하나 혹은 복수의 핀홀을 구비하며, 물체로부터 상기 하나 혹은 복수의 핀홀을 통과하는 빛을 상기 하나 혹은 복수의 온도센서로 향하게 배치된 핀홀부재;
    상기 센서부와 상기 핀홀부재 중 어느 하나를 움직여 상기 하나 혹은 복수의 온도센서와 상기 핀홀부재 사이의 거리를 조절하는 거리 조절부;
    물체를 스캔하도록 상기 센서부 및 상기 핀홀부재를 기설정된 촬영 화각 내에서 일체로 움직이는 스캔 구동부;
    물체와 상기 핀홀부재 사이의 거리를 측정하는 거리 측정기; 및
    상기 센서부와, 상기 거리 조절부와, 상기 스캔 구동부와, 상기 거리 측정기를 제어하고, 상기 센서부에서 ??득된 정보들을 처리하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 거리 측정기에서 계측된 거리 정보를 상기 스캔 구동부의 구동량 정보와 연동하여, 상기 센서부에서 계측되고 있는 1회 계측 영역의 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 핀홀부재는 상기 핀홀부재의 핀홀 각각의 후방 화각이 상기 센서부의 온도 센서 각각의 검출면에 일대일 대응되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 거리 조절부는 상기 핀홀부재의 핀홀 각각의 상기 센서부에 맺히는 후방 스폿의 크기가 상기 센서부의 온도 센서 각각의 검출면의 크기의 0.5배 내지 2배의 범위내에 있도록 상기 센서부와 상기 핀홀부재 중 어느 하나를 움직이는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 핀홀부재는 투명 세라믹 패널과, 상기 투명 세라믹 패널의 양면 중 적어도 한 면에서 상기 하나 혹은 복수의 핀홀의 영역을 제외한 나머지 영역에 도포된 불투명막을 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 핀홀부재는 복수의 핀홀을 포함하며, 상기 복수의 핀홀은 평면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 핀홀부재는 복수의 핀홀을 포함하며, 상기 복수의 핀홀은 곡면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 혹은 복수의 온도센서는 써모파일 센서, 마이크로볼로미터(microbolometer) 센서, 초전기 센서(pyroelectric sensor), 및 탄소나노튜브 센서를 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나의 센서 또는 센서 어레이인 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 온도센서들은 제1 배열면에 2차원으로 배열되며,
    상기 복수의 핀홀들은 제2 배열면에 2차원으로 배열되며,
    상기 제2 배열면은 상기 제1 배열면에 평행한 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 온도센서들은 제1 배열면에 2차원으로 배열되며,
    상기 복수의 핀홀들은 제2 배열면에 2차원으로 배열되며,
    상기 제2 배열면은 상기 제1 배열면에 경사진 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 배열면과 상기 제1 배열면 사이의 경사각도를 조절하는 경사각도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부가 설치되는 제1 기재와, 상기 핀홀부재가 설치되는 제2 기재와, 상기 제2 기재를 상기 제1 기재에 대해 선형으로 움직임 가능하게 지지하는 지지프레임을 포함한 하우징을 더 포함하며,
    상기 거리 조절부는 상기 제2 기재를 상기 제1 기재로부터 선형으로 이동하게 하는 선형 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  12. 삭제
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 거리 측정기로부터 측정된 거리와, 상기 핀홀부재와 상기 센서부 사이의 거리에 기초하여 열적외 에너지의 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  14. 삭제
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 수집한 온도 정보를 기설정된 RGB 색영역을 통하여 지정 해상도의 열화상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 프로세서는 수집한 온도정보, 설정 열적외선 방사율, 촬영 화각 정보, 시간 정보를 이용하여, 촬영 1회당 최고 온도, 최저 온도, 중간값 온도, 및 평균 온도를 상기 스캔 구동부의 구동에 따른 촬영 화각 정보와 연동하여 고온 이상 부위의 위치를 상기 열화상 상에 표기할 수 있는 중첩 레이어로 변환하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서에서 처리된 정보들을 외부 장치에 전송하고 외부 장치로부터 제어명령을 수신받는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114061764A (zh) * 2020-07-27 2022-02-18 浙江宇视科技有限公司 一种人体温度的检测方法、装置、介质及电子设备
CN112509010B (zh) * 2020-12-30 2021-07-30 东莞市鑫泰仪器仪表有限公司 红外成像仪多目标追踪方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257133A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Nissan Motor Co Ltd 物体検出システム
US20180106900A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Google Inc. Limitation of Noise on Light Detectors using an Aperture

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545419Y2 (ja) * 1991-10-29 1997-08-25 東光電気株式会社 検出温度表示装置
JPH06331435A (ja) * 1993-05-21 1994-12-02 Murata Mfg Co Ltd 簡易赤外線結像装置
JPH08226853A (ja) * 1995-02-22 1996-09-03 Nippon Avionics Co Ltd 赤外線熱画像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257133A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Nissan Motor Co Ltd 物体検出システム
US20180106900A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Google Inc. Limitation of Noise on Light Detectors using an Aperture

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