KR102373861B1 - System for measuring displacement of structure using ccd line camera - Google Patents

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KR102373861B1
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line sensor
ccd line
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light source
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이우상
전준용
한선덕
서무경
양해준
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Abstract

A non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention comprises: a light source unit including a light source emitting laser light fixed to a predetermined portion of a displacement measurement target structure; a light receiving unit including at least one CCD line sensor detecting the laser light; a signal processing unit for processing an electrical signal output from the at least one CCD line sensor; and a calculation unit for calculating the displacement of the structure by using the information provided by the signal processing unit.

Description

CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템{SYSTEM FOR MEASURING DISPLACEMENT OF STRUCTURE USING CCD LINE CAMERA}Non-contact structure displacement measurement system using CCD line sensor

본 발명은 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor.

일반적으로 교량, 댐, 터널 등과 같은 구조물에 대한 내하력 또는 안전성을 평소에 유지 관리하기 위하여 일상 또는 정기 점검을 실시하는 바, 각 구조물의 유지 관리가 통상 육안 검사 또는 계측기에 의해 이루어지고 있다. In general, daily or regular inspections are performed to maintain load-bearing capacity or safety for structures such as bridges, dams, and tunnels, and maintenance of each structure is usually performed by visual inspection or measuring instruments.

그러나 이와 같은 방법으로는 실질적인 실시간으로 정확한 변위를 측정하기 어렵고 또한 정밀 검사 시 사용 중인 구조물을 통제하거나 야간에 검사를 실시하므로, 그 정밀도에 대한 신뢰가 떨어진다. 뿐만 아니라 재하 시험 등 각 구조물의 계측관리는 장비설치 및 측정 시 인원과 시간, 물자 등이 많은 비용을 발생시키는 문제가 있다. However, with this method, it is difficult to measure the displacement accurately in real time, and since the structure in use is controlled during the detailed inspection or the inspection is conducted at night, the reliability of the precision is lowered. In addition, there is a problem in that measurement and management of each structure, such as a load test, incurs a lot of cost in terms of personnel, time, and materials when installing and measuring equipment.

본 발명은 교량 및 건축물과 같은 구조물의 변위를 실시간으로 정밀하게 계측할 수 있는 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템을 제공한다. The present invention provides a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor that can precisely measure the displacement of structures such as bridges and buildings in real time.

본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템은, 변위 측정 대상 구조물의 소정의 부위에 고정되는 레이저 광을 방출하는 광원을 포함하는 광원부; 상기 레이저 광을 검출하는 적어도 하나의 CCD 라인 센서를 포함하는 수광부; 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 제공하는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 연산부를 포함한다. A non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention includes: a light source unit including a light source emitting laser light fixed to a predetermined portion of a displacement measurement target structure; a light receiving unit including at least one CCD line sensor detecting the laser light; a signal processing unit for processing an electrical signal output from the at least one CCD line sensor; and a calculation unit for calculating the displacement of the structure by using the information provided by the signal processing unit.

또한, 상기 광원은 직선 형의 레이저 광을 방출하고, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 상기 직선 형의 레이저 광과 직교하도록 배치된다. In addition, the light source emits linear laser light, and the at least one CCD line sensor is disposed to be perpendicular to the linear laser light.

또한, 상기 광원은 십자형의 레이저 광을 방출하고, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 서로 수직하게 배치되는 제1 CCD 라인 센서 및 제2 CCD 라인 센서를 포함한다. In addition, the light source emits a cross-shaped laser light, and the at least one CCD line sensor includes a first CCD line sensor and a second CCD line sensor disposed perpendicular to each other.

또한, 상기 신호처리부는, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 상기 연산부에 제공한다. In addition, the signal processing unit provides information about a pixel having a peak value among the electrical signals output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor to the operation unit.

또한, 상기 신호처리부는, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 상기 첨두치를 제공하는 픽셀에 대한 정보를 도출한다. In addition, the signal processing unit may include a sign of a derivative between any one of the electrical signals sequentially output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor and a neighboring signal. The information on the pixel providing the peak value is derived through .

또한, 상기 연산부는, 상기 신호처리부가 제공하는 상기 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 상기 구조물의 변위를 산출한다. In addition, the calculation unit calculates the displacement of the structure in real time by using the information on the pixel having the peak value provided by the signal processing unit.

또한, 상기 레이저 광이 상기 수광부로 향하는 광 경로 상에 배치되고, 상기 레이저 광을 상기 광원에서 방출될 때의 단면의 폭 이하를 갖는 평행광으로 성형하는 적어도 하나의 콜리메이터를 포함하는 광학 조립체를 더 포함한다. In addition, an optical assembly comprising at least one collimator disposed on a light path through which the laser light is directed toward the light receiving unit, and configured to shape the laser light into parallel light having a width equal to or less than a cross-section when emitted from the light source include

본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법은, 변위 측정 대상 구조물의 소정의 부위에 고정되는 광원에서 레이저 광을 방출하는 단계; 적어도 하나의 CCD 라인 센서로 상기 레이저 광을 검출하는 단계; 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계; 및 상기 전기 신호의 처리를 통해 도출되는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 단계를 포함한다. A non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention comprises: emitting laser light from a light source fixed to a predetermined portion of a displacement measurement target structure; detecting the laser light with at least one CCD line sensor; processing an electrical signal output from the at least one CCD line sensor; and calculating the displacement of the structure by using information derived through the processing of the electrical signal.

또한, 상기 광원은 직선 형의 레이저 광을 방출하고, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 상기 직선 형의 레이저 광과 직교하도록 배치된다. In addition, the light source emits linear laser light, and the at least one CCD line sensor is disposed to be perpendicular to the linear laser light.

또한, 상기 광원은 십자형의 레이저 광을 방출하고, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 서로 수직하게 배치되는 제1 CCD 라인 센서 및 제2 CCD 라인 센서를 포함한다. In addition, the light source emits a cross-shaped laser light, and the at least one CCD line sensor includes a first CCD line sensor and a second CCD line sensor disposed perpendicular to each other.

또한, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계는, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출한다. In addition, the processing of the electrical signal output from the at least one CCD line sensor may include having a peak value among the electrical signals output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor. Derive information about pixels.

또한, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계는, 상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 상기 첨두치를 제공하는 픽셀에 대한 정보를 도출한다. In addition, the processing of the electrical signal output from the at least one CCD line sensor may include any one of the electrical signals sequentially output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor Through the sign of the derivative between one signal of and the neighboring signal, information about the pixel providing the peak is derived.

또한, 상기 전기 신호의 처리를 통해 도출되는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 단계는, 상기 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 상기 구조물의 변위를 산출한다. In addition, the calculating of the displacement of the structure using the information derived through the processing of the electrical signal includes calculating the displacement of the structure in real time by using the information on the pixel having the peak value.

또한, 상기 레이저 광을 상기 광원에서 방출될 때의 단면의 폭 이하를 갖는 평행광이 되도록 성형하는 단계를 더 포함한다. The method further includes the step of shaping the laser light to become parallel light having a width equal to or less than a cross-section when emitted from the light source.

본 발명에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템은 CCD 라인 센서를 이용함으로써 단순한 신호 처리를 통해 신속하게 구조물의 변위를 검출하고 검출 정확도를 높일 수 있고, 원거리에서 조사된 광을 수집하는 광학 기구를 이용함으로써 검출 해상도를 높일 수 있다.The non-contact structure displacement measurement system using the CCD line sensor according to the present invention can detect the displacement of the structure quickly through simple signal processing and increase the detection accuracy by using the CCD line sensor. The detection resolution can be increased by using the mechanism.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서의 일 예를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서의 다른 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법의 순서도이다. 1 is a block diagram of a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.
2A shows an example of a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.
2B shows another example of a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서 사용되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.The terms used in this specification are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

아울러, 아래에 개시된 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the embodiments disclosed below do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary matters of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and the scope of the claims. Embodiments including substitutable components as equivalents in components may be included in the scope of the present invention.

그리고 아래에 개시된 실시 예에서의 “제1”, “제2”, “일면”, “타면” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.And in the embodiments disclosed below, terms such as “first”, “second”, “one side”, and “other side” are used to distinguish one component from other components, and the component is the term are not limited by Hereinafter, in describing the present invention, detailed description of known techniques that may obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템(100)은 광원부(110), 센서(120), 신호처리부(130) 및 연산부(140)을 포함하고, 교량 및 건축물과 같은 구조물(10)의 변위를 실시간으로 정밀하게 계측할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a non-contact structure displacement measurement system 100 using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention includes a light source unit 110 , a sensor 120 , a signal processing unit 130 , and an operation unit 140 . And, it is possible to precisely measure the displacement of structures 10 such as bridges and buildings in real time.

광원부(110)는 레이저 광(A)을 방출하는 광원을 포함하며, 광원을 수용하는 하우징, 하우징을 변위 측정 대상 구조물(10)의 소정의 부위에 고정하는 부재를 더 포함한다. 구조물(10)은 상시적으로 또는 정기적으로 안전성 평가를 요하는 교량 및 건축물에 해당하며, 광원부(110)가 고정 설치되는 구조물(10)의 소정의 부위는 구조물에서 하중을 많이 받는 부위에 해당할 수 있다. 광원부(110)는 광원을 온/오프 조작을 원격으로 가능하게 하는 회로 구성을 포함할 수 있다. The light source unit 110 includes a light source emitting laser light A, and further includes a housing accommodating the light source, and a member for fixing the housing to a predetermined portion of the displacement measurement target structure 10 . The structure 10 corresponds to bridges and buildings that require safety evaluation on a regular or regular basis, and a predetermined portion of the structure 10 in which the light source unit 110 is fixedly installed corresponds to a portion that receives a lot of load in the structure. can The light source unit 110 may include a circuit configuration that enables remote on/off operation of the light source.

광원부(110)에서 방출되는 레이저 광(A)은 가시광선 또는 적외선 파장 대역의 일정한 파장에 속하는 가시광 또는 적외선 레이저 광일 수 있다. 레이저 광(A)이 적외선에 해당하는 파장을 갖는 경우 측정자에게 지향되더라도 신체적 손상을 주지 않는 점이 유리할 수 있다. The laser light A emitted from the light source unit 110 may be visible light or infrared laser light belonging to a certain wavelength of a visible light or infrared wavelength band. When the laser light (A) has a wavelength corresponding to infrared rays, it may be advantageous in that it does not cause bodily damage even if it is directed to a measurer.

또한 광원부(110)에서 방출되는 레이저 광(A)의 단면 형태는 도 2a에 도시된 바와 같이 직선 형이거나 도 2b에 도시된 바와 같이 십자형일 수 있다. 다시 말해, 광원은 라인 레이저광 또는 크로스 라인 레이저 광을 방출한다. 레이저 광은 일반 광원보다 직진성이 높고 지향성이 좋아서 그 세기를 유지하면서 원거리에 있는 광 검출 수단으로 지향할 수 있는 장점이 있다.In addition, the cross-sectional shape of the laser light A emitted from the light source unit 110 may be a straight line as shown in FIG. 2A or a cross shape as shown in FIG. 2B . In other words, the light source emits line laser light or cross line laser light. Laser light has an advantage in that it can be directed to a remote light detection means while maintaining its intensity because it has a higher directivity and higher directivity than a general light source.

수광부(120)는 레이저 광(A)을 검출하는 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121) 및 레이저 광(A)이 CCD 라인 센서(121)의 광 다이오드에 초점을 맺게 하는 렌즈 세트를 포함한다. The light receiving unit 120 includes at least one CCD line sensor 121 for detecting the laser light A and a lens set for focusing the laser light A on a photodiode of the CCD line sensor 121 .

또한, 수광부(120)는 CCD 라인 센서 및 렌즈 세트의 앞에 배치되는 광학 조립체(125)를 더 포함한다. 광학 조립체(125)는, 레이저 광의 단면의 크기가 방출할 때와 동일 또는 그 이하가 되도록 레이저 광의 직진성과 지향성을 개선 또는 유지시킨다. 광학 조립체(125)는, 레이저 광의 단면의 폭, 특히 가로 폭이 방출할 때와 동일 또는 그 이하가 되게 하는 적어도 하나의 콜리메이터(collimator)를 포함한다. In addition, the light receiving unit 120 further includes an optical assembly 125 disposed in front of the CCD line sensor and lens set. The optical assembly 125 improves or maintains the straightness and directivity of the laser light so that the cross-sectional size of the laser light is equal to or less than that at the time of emission. The optical assembly 125 includes at least one collimator that causes the cross-sectional width, particularly the transverse width, of the laser light to be equal to or less than when it is emitted.

레이저 광(A)은 일반 광원에 비해 직진성이 높고 지향성이 좋지만 원거리를 진행하다 보면 공기 중의 입자들에 산란되거나 단면 형상이 방출할 때와 다르게 확산되는 현상이 일어난다. 직진성과 지향성이 유지되지 않는 경우 CCD 라인 센서에서의 수광 지점이 어느 픽셀인지 구분하기가 쉽지 않고 감광 세기가 약해져 노이즈와의 구분이 어려워지는 문제를 가진다. 본 발명에서는 광학 조립체(125)를 구비하여 레이저 광이 단면의 폭이 확산되지 않도록 유지되면서 평행하게 수광부(120) 측으로 시준되게 한다. Laser light (A) has a higher straightness and better directivity than a general light source, but as it travels over a long distance, it is scattered by particles in the air or diffused differently from when the cross-sectional shape is emitted. If straightness and directivity are not maintained, it is difficult to distinguish which pixel is the light receiving point of the CCD line sensor, and the light intensity is weakened, making it difficult to distinguish from noise. In the present invention, the optical assembly 125 is provided so that the laser light is collimated toward the light receiving unit 120 in parallel while maintaining the width of the cross section not to be diffused.

적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)는 광을 검출해서 전하를 발생시키는 광 다이오드를 일렬로 배치한 것으로 수광부(120)로 입사한 레이저 광의 세기를 전기 신호로 변환한다. CCD 라인 센서(121)의 기본 단위인 픽셀에서의 전하량이 순차적으로 전압 신호로 변환되고 변환된 전압 신호, 즉 전기 신호는 센서(121)의 출력 단자로 이송된다.The at least one CCD line sensor 121 includes photodiodes that detect light and generate electric charge in a line, and converts the intensity of laser light incident on the light receiving unit 120 into an electrical signal. The amount of charge in the pixel, which is the basic unit of the CCD line sensor 121 , is sequentially converted into a voltage signal, and the converted voltage signal, that is, an electric signal, is transferred to an output terminal of the sensor 121 .

이 때, CCD 라인 센서(121)는 직선 형의 레이저 광과 직교하도록 배치된다. At this time, the CCD line sensor 121 is disposed to be perpendicular to the linear laser light.

일 예로서, CCD 라인 센서(121)는 공간적으로 구분되는 기본 단위인 픽셀의 수를 3648개 가질 수 있다. 즉, CCD 라인 센서(121)는 3648 픽셀이 일렬로 배열된 형태를 지닌다. CCD 라인 센서(121)가 갖는 픽셀 수는 구조물 변위 측정의 정확도를 결정하는 하나의 요인이 된다. CCD 라인 센서(121)가 갖는 픽셀 수가 많을수록 구조물 변위 측정의 정밀도를 높일 수 있다.As an example, the CCD line sensor 121 may have 3648 pixels, which are spatially separated basic units. That is, the CCD line sensor 121 has a form in which 3648 pixels are arranged in a line. The number of pixels of the CCD line sensor 121 is one factor that determines the accuracy of the structure displacement measurement. As the number of pixels of the CCD line sensor 121 increases, the precision of structure displacement measurement can be increased.

또한, 수광부(120)은 CCD 라인 센서(121)에 클럭을 생성하는 클럭 생성부를 포함한다. 클럭 생성부는 CCD 라인 센서(121)의 구동을 위해 최적화된 클럭을 생성하여 제공한다. 클럭 생성부는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들을 초기화시키는 초기화 신호를 제공하고 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 전송하기 위한 수직 이송 클럭을 생성 및 제공한다. 따라서, CCD 라인 센서(121)는 실시간으로 레이저 광을 검출할 수 있고, 클럭 생성부에서 제공한 클럭은 구조물의 변위 측정 시간 주기, 레이저 광 검출 시간 주기 및 CCD 라인 센서(121)의 전기 신호 출력 주기와 모두 동등하다.In addition, the light receiving unit 120 includes a clock generating unit that generates a clock to the CCD line sensor 121 . The clock generator generates and provides a clock optimized for driving the CCD line sensor 121 . The clock generator provides an initialization signal for initializing pixels of the CCD line sensor 121 and generates and provides a vertical transfer clock for transmitting an electrical signal output from the CCD line sensor 121 . Accordingly, the CCD line sensor 121 can detect the laser light in real time, and the clock provided by the clock generator is the displacement measurement time period of the structure, the laser light detection time period, and the electrical signal output of the CCD line sensor 121 . All are equal to the cycle.

신호 처리부(130)는 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 수신하고 이를 처리한다. 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기, 변환된 디지털 신호를 메모리에 기록 및 저장하는 레코더를 포함한다. The signal processing unit 130 receives the electrical signal output from the at least one CCD line sensor 121 and processes it. The signal processing unit 130 includes an A/D converter that converts an analog signal that is an electrical signal output from the CCD line sensor 121 into a digital signal, and a recorder that records and stores the converted digital signal in a memory.

신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)에서 레이저 광 검출 시간 주기의 한 주기 내에 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 생성하고, 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보 및 레이저 광 검출 시간 주기 정보를 후술할 연산부(140)에 유선 또는 무선으로 전송한다. The signal processing unit 130 generates information on a pixel having a peak value among electrical signals output from the CCD line sensor 121 within one period of a laser light detection time period, information on a pixel having a peak value, and a laser light detection time The period information is transmitted to the operation unit 140, which will be described later, by wire or wirelessly.

신호 처리부(130)은 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장한 후 저장된 디지털 신호를 이용하여 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 생성하며, 디지털 신호는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들에서 감광된 레이저 광의 세기에 대응하는 전하량에 대한 정보를 가지며, CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 일련의 수치를 가진다. The signal processing unit 130 converts the electrical signal output from the CCD line sensor 121 into a digital signal, stores it in a memory, and then uses the stored digital signal to generate information about a pixel having a peak value, and the digital signal is a CCD line It has information on the amount of charge corresponding to the intensity of the laser light sensed by the pixels of the sensor 121 , and has a series of numerical values sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121 .

일 실시 예에서, 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 상기 임의의 하나와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 첨두치이면서 동시에 최대치의 수치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출한다. 즉, 신호 처리부(130)는 구조물의 변위 측정 시간 주기, 즉 레이저 광 검출 시간 주기 동안 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들 중에서 가장 많은 레이저 광을 감광한 픽셀을 도출한다. 예들 들어 레이저 광 검출 시간 주기는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 주기인 0.5 MHz일 수 있다. In one embodiment, the signal processing unit 130 is a sign of a derivative between any one of the electrical signals sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121 and a signal adjacent to the arbitrary one Through , information about the pixel having both peak and maximum values is derived. That is, the signal processing unit 130 derives the pixel that has been exposed to the most laser light among the pixels of the CCD line sensor 121 during the displacement measurement time period of the structure, that is, the laser light detection time period. For example, the laser light detection time period may be 0.5 MHz, which is the signal output period of the pixels of the CCD line sensor 121 .

일 실시 예에서 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 전기 신호를 필터링함으로써 노이즈를 제거하고 사각 파형으로 변환한 뒤 사각 파형의 중심값을 색출하여 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출할 수 있다.In an embodiment, the signal processing unit 130 filters the electrical signals sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121 to remove noise, convert them into a square waveform, and then retrieve the center value of the square waveform. It is possible to derive information about pixels with peak-to-peak values.

연산부(140)은 신호 처리부(130)로부터 수신한 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 구조물의 변위를 산출한다. 실시간으로 구조물의 변위를 산출할 수 있는 이유는 레이저 광 검출 주기, 즉 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 주기가 매우 짧기 때문이며, 한 주기마다의 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보로 한 주기마다의 구조물의 변위가 산출되기 때문이다.The calculation unit 140 calculates the displacement of the structure in real time by using the information on the pixel having the peak value received from the signal processing unit 130 . The reason that the displacement of the structure can be calculated in real time is that the laser light detection period, that is, the signal output period of the pixels of the CCD line sensor 121 is very short, and is information about pixels having peak values in each period. This is because the displacement of the structure is calculated.

연산부(140)는 신호 처리부(130)로부터 수신한 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보뿐만 아니라 광원에서 CCD 라인 센서까지의 레이저 광의 진행 광 경로를 이용하여 구조물의 변위를 산출한다. The calculation unit 140 calculates the displacement of the structure by using the information on the pixel having the peak value received from the signal processing unit 130 as well as the propagation optical path of the laser light from the light source to the CCD line sensor.

연산부(140)는 첨두치를 갖는 픽셀의 위치와 바로 이전의 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기에서의 첨두치를 갖는 픽셀의 위치의 차이를 이용하여 구조물의 변위를 산출한다. 픽셀의 위치 차이는 픽셀의 배열 방향으로 순차적으로 매겨진 픽셀 번호와 이미 알고 있는 한 픽셀의 사이즈를 통해 도출된다. The operation unit 140 calculates the displacement of the structure by using the difference between the position of the pixel having the peak value and the position of the pixel having the peak value in the signal output time period of the pixels of the CCD line sensor 121 immediately preceding. The pixel position difference is derived from the pixel number sequentially numbered in the pixel arrangement direction and the known size of one pixel.

연산부(140)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기 사이의 첨두치를 갖는 픽셀의 위치 차이와 광원에서 CCD 라인 센서까지의 레이저 광의 진행 광 경로를 이용하여 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기마다 구조물의 변위를 산출한다. The calculation unit 140 uses the difference in the position of the pixel having a peak value between the signal output time period of the pixels of the CCD line sensor 121 and the propagation optical path of the laser light from the light source to the CCD line sensor of the CCD line sensor 121 . The displacement of the structure is calculated for each signal output time period of the pixels.

연산부(140)는 구조물의 변위를 산출하는 프로세서, 레이저 수광 픽셀 정보를 이용하여 구조물의 변위를 산출하는 기 작성된 알고리즘과 산출된 구조물의 실시간 변위 데이터를 저장하는 메모리, 신호 처리부로부터 유선 또는 무선으로 정보를 받을 수 있는 통신 장치 및 산출된 구조물의 변위를 표시하는 표시 장치를 구비한 컴퓨터일 수 있다. The calculating unit 140 includes a processor for calculating the displacement of the structure, a pre-written algorithm for calculating the displacement of the structure using laser light-receiving pixel information, a memory for storing the calculated real-time displacement data of the structure, and information via wire or wireless from the signal processing unit. It may be a computer equipped with a communication device that can receive , and a display device that displays the calculated displacement of the structure.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서의 일 예 및 다른 예를 도시한다.2A and 2B show an example and another example of a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)는 서로 수직하게 배치되는 제1 CCD 라인 센서(121a) 및 제2 CCD 라인 센서(121b)를 포함한다. 제1 CCD 라인 센서(121a) 및 제2 CCD 라인 센서(121b)는 각각 광을 검출해서 전하를 발생시키는 광 다이오드들이 일렬로 배열된 형태를 갖고 서로 겹치지 않고 각각에 포함된 광다이오드의 배열 방향이 수직이 되도록 배열된다.Referring to FIGS. 2A and 2B , at least one CCD line sensor 121 includes a first CCD line sensor 121a and a second CCD line sensor 121b disposed perpendicular to each other. The first CCD line sensor 121a and the second CCD line sensor 121b each have a form in which photodiodes that detect light and generate electric charge are arranged in a line, do not overlap each other, and the arrangement direction of the photodiodes included in each is arranged to be vertical.

제1 CCD 라인 센서(121a) 및 제2 CCD 라인 센서(121b)의 배열 형태는 도 2b에 도시된 형태에 한정되지 않고 서로 수직 배열할 수 있는 다양한 형태로의 변형이 가능하다. The arrangement form of the first CCD line sensor 121a and the second CCD line sensor 121b is not limited to the form shown in FIG. 2B , and various forms that can be vertically arranged with each other are possible.

또한 제1 CCD 라인 센서(121a) 및 제2 CCD 라인 센서(121b)는 수광되는 레이저 광(A)과 직교하도록 배치된다. 제1 CCD 라인 센서(121a) 및 제2 CCD 라인 센서(121b)에 포함되고 광을 검출해서 전하를 발생시키는 광 다이오드들의 배열 방향은 수광부(120)로 입사한 레이저 광과 직교한다. 즉, 레이저 광(A)는 십자형 단면을 가지는 것으로서 십자형을 이루도록 교차하는 두 개의 직선 부분 중 하나가 제1 CCD 라인 센서(121a)의 광 다이오드 배열 방향과 직교하면, 상기 두 개의 직선 부분 중 다른 하나는 제2 CCD 라인 센서(121b)의 광 다이오드 배열 방향과 직교한다.Also, the first CCD line sensor 121a and the second CCD line sensor 121b are disposed to be perpendicular to the received laser light A. The arrangement direction of the photodiodes included in the first CCD line sensor 121a and the second CCD line sensor 121b for detecting light and generating electric charge is orthogonal to the laser light incident on the light receiving unit 120 . That is, the laser light A has a cross-section, and when one of two straight line portions intersecting to form a cross is orthogonal to the photodiode arrangement direction of the first CCD line sensor 121a, the other one of the two straight line portions is orthogonal to the photodiode arrangement direction of the second CCD line sensor 121b.

일 예로서, CCD 라인 센서(121a, 121b)는 공간적으로 구분되는 기본 단위인 픽셀의 수를 3648개 가질 수 있다. 즉, CCD 라인 센서(121)는 3648 픽셀이 일렬로 배열된 형태를 지닌다. As an example, the CCD line sensors 121a and 121b may have 3648 pixels, which are spatially separated basic units. That is, the CCD line sensor 121 has a form in which 3648 pixels are arranged in a line.

CCD 라인 센서(121)가 갖는 픽셀 수 및 레이저 광(A)의 단면 폭 및 세기는 구조물 변위 측정의 정확도를 결정하는 하나의 요인이 된다. CCD 라인 센서(121)가 갖는 픽셀 수가 많을수록 및 레이저 광의 퍼짐이 적을수록 구조물 변위 측정의 정밀도를 높일 수 있다.The number of pixels of the CCD line sensor 121 and the cross-sectional width and intensity of the laser light A are factors that determine the accuracy of the structure displacement measurement. As the number of pixels of the CCD line sensor 121 increases and the spread of laser light decreases, the precision of the structure displacement measurement can be increased.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of a non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법은 구조물에서 레이저 광을 방출하는 단계(S10), CCD 라인 센서로 레이저 광을 검출하는 단계(S20), CCD 라인 센서에서 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계(S30) 및 구조물의 변위를 산출하는 단계(S40)을 포함하고, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템에 의해 수행된다. Referring to FIG. 3 , the non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of emitting laser light from the structure (S10), detecting the laser light with the CCD line sensor (S20) , processing the electrical signal output from the CCD line sensor (S30) and calculating the displacement of the structure (S40), and a non-contact structure displacement measurement system using the CCD line sensor according to the present invention as described above. performed by

단계 S10에서, 광원부(110)는 레이저 광(A)을 수광부 측으로 방출한다. 레이저 광(A)의 단면 형태는 도 2a에 도시된 바와 같이 직선 형이거나 도 2b에 도시된 바와 같이 십자형일 수 있다. In step S10 , the light source unit 110 emits the laser light A toward the light receiving unit. The cross-sectional shape of the laser light A may be a straight line as shown in FIG. 2A or a cross shape as shown in FIG. 2B .

단계 S20에서, 레이저 광(A)은 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)에 초점을 맺고 CCD 라인 센서(121)의 픽셀에 수광되어 검출된다. In step S20 , the laser light A is focused on at least one CCD line sensor 121 and received and detected by pixels of the CCD line sensor 121 .

단계 S20에서, 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)는 광을 검출해서 전하를 발생시키는 광 다이오드를 일렬로 배치한 것으로 수광부(120)로 입사한 레이저 광의 세기를 전기 신호로 변환한다. CCD 라인 센서(121)의 기본 단위인 픽셀에서의 전하량이 순차적으로 전압 신호로 변환되고 변환된 전압 신호, 즉 전기 신호는 센서(121)의 출력 단자로 이송된다.In step S20 , the at least one CCD line sensor 121 converts the intensity of laser light incident to the light receiving unit 120 into an electric signal by arranging photodiodes that detect light and generate electric charge in a line. The amount of charge in the pixel, which is the basic unit of the CCD line sensor 121 , is sequentially converted into a voltage signal, and the converted voltage signal, that is, an electric signal, is transferred to an output terminal of the sensor 121 .

단계 S20에서 CCD 라인 센서(121)에는 픽셀들을 초기화시키는 초기화 신호 및 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 전송하기 위한 수직 이송 클럭이 제공된다. 제공된 클럭에 의해 CCD 라인 센서(121)는 실시간으로 레이저 광을 검출할 수 있고, 제공된 클럭은 구조물의 변위 측정 시간 주기, 레이저 광 검출 시간 주기 및 CCD 라인 센서(121)의 전기 신호 출력 주기와 모두 동등하다.In step S20 , the CCD line sensor 121 is provided with an initialization signal for initializing pixels and a vertical transfer clock for transmitting an electrical signal output from the CCD line sensor 121 . By the provided clock, the CCD line sensor 121 can detect laser light in real time, and the provided clock is both the displacement measurement time period of the structure, the laser light detection time period, and the electrical signal output period of the CCD line sensor 121 . equal

단계 S20 전에 레이저 광을 광원에서 방출될 때의 단면의 폭 이하를 갖는 평행광이 되도록 성형하는 단계가 더 포함된다. Before step S20, there is further included a step of shaping the laser light to become parallel light having a width equal to or less than the width of the cross section when emitted from the light source.

본 단계에서 수광부(120)는 CCD 라인 센서 및 렌즈 세트의 앞에 배치되는 광학 조립체(125)를 더 포함한다. 광학 조립체(125)는, 레이저 광의 단면의 크기가 방출할 때와 동일 또는 그 이하가 되도록 레이저 광의 직진성과 지향성을 개선 또는 유지시킨다. 광학 조립체(125)는, 레이저 광의 단면의 폭, 특히 가로 폭이 방출할 때와 동일 또는 그 이하가 되게 하는 적어도 하나의 콜리메이터(collimator)를 포함한다. In this step, the light receiving unit 120 further includes an optical assembly 125 disposed in front of the CCD line sensor and lens set. The optical assembly 125 improves or maintains the straightness and directivity of the laser light so that the cross-sectional size of the laser light is equal to or smaller than that at the time of emission. The optical assembly 125 includes at least one collimator that causes the cross-section, in particular the transverse width, of the laser light to be equal to or less than when it is emitted.

레이저 광(A)은 일반 광원에 비해 직진성이 높고 지향성이 좋지만 원거리를 진행하다 보면 공기 중의 입자들에 산란되거나 단면 형상이 방출할 때와 다르게 확산되는 현상이 일어난다. 직진성과 지향성이 유지되지 않는 경우 CCD 라인 센서에서의 수광 지점이 어느 픽셀인지 구분하기가 쉽지 않고 감광 세기가 약해져 노이즈와의 구분이 어려워지는 문제를 가진다. 본 발명에서는 광학 조립체(125)를 구비하여 레이저 광이 단면의 폭이 확산되지 않도록 유지되면서 평행하게 수광부(120) 측으로 시준되게 한다. Laser light (A) has a higher straightness and better directivity than a general light source, but as it travels over a long distance, it is scattered by particles in the air or diffused differently from when the cross-sectional shape is emitted. If straightness and directivity are not maintained, it is difficult to distinguish which pixel is the light receiving point of the CCD line sensor, and the light intensity is weakened, making it difficult to distinguish from noise. In the present invention, the optical assembly 125 is provided so that the laser light is collimated toward the light receiving unit 120 in parallel while maintaining the width of the cross section not to be diffused.

단계 S30에서, 신호 처리부(130)는 적어도 하나의 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 수신하고 이를 처리한다. 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 메모리에 기록 및 저장한다. In step S30 , the signal processing unit 130 receives the electrical signal output from the at least one CCD line sensor 121 and processes it. The signal processing unit 130 converts an analog signal that is an electrical signal output from the CCD line sensor 121 into a digital signal, and records and stores the converted digital signal in a memory.

단계 S30에서, 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)에서 레이저 광 검출 시간 주기의 한 주기 내에 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 생성하고, 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보 및 레이저 광 검출 시간 주기 정보를 후술할 연산부(140)에 유선 또는 무선으로 전송한다. In step S30, the signal processing unit 130 generates information on a pixel having a peak value among the electrical signals output from the CCD line sensor 121 within one cycle of the laser light detection time period, information on the pixel having the peak value and The laser light detection time period information is transmitted to the operation unit 140 to be described later by wire or wirelessly.

단계 S30에서, 신호 처리부(130)은 CCD 라인 센서(121)에서 출력되는 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장한 후 저장된 디지털 신호를 이용하여 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 생성하며, 디지털 신호는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들에서 감광된 레이저 광의 세기에 대응하는 전하량에 대한 정보를 가지며, CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 일련의 수치를 가진다. In step S30, the signal processing unit 130 converts the electrical signal output from the CCD line sensor 121 into a digital signal, stores it in a memory, and then uses the stored digital signal to generate information about a pixel having a peak value, The signal has information on the amount of charge corresponding to the intensity of laser light absorbed by the pixels of the CCD line sensor 121 , and has a series of numerical values sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121 .

단계 S30에서, 일 실시 예에 따른 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 상기 임의의 하나와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 첨두치이면서 동시에 최대치의 수치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출한다. 즉, 신호 처리부(130)는 구조물의 변위 측정 시간 주기, 즉 레이저 광 검출 시간 주기 동안 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들 중에서 가장 많은 레이저 광을 감광한 픽셀을 도출한다. 예들 들어 레이저 광 검출 시간 주기는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 주기인 0.5 MHz일 수 있다. In step S30 , the signal processing unit 130 according to an exemplary embodiment is configured to connect any one of the electrical signals sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121 and a signal adjacent to the arbitrary one. Through the sign of the derivative of That is, the signal processing unit 130 derives the pixel that has been exposed to the most laser light among the pixels of the CCD line sensor 121 during the displacement measurement time period of the structure, that is, the laser light detection time period. For example, the laser light detection time period may be 0.5 MHz, which is the signal output period of the pixels of the CCD line sensor 121 .

단계 S30에서, 다른 실시 예에 따른 신호 처리부(130)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 배열 방향에 따라 순차적으로 출력되는 전기 신호를 필터링함으로써 노이즈를 제거하고 사각 파형으로 변환한 뒤 사각 파형의 중심값을 색출하여 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출할 수 있다.In step S30, the signal processing unit 130 according to another embodiment removes noise by filtering the electrical signals sequentially output according to the arrangement direction of the pixels of the CCD line sensor 121, converts them into a square waveform, Information about a pixel having a peak value can be derived by extracting the central value.

단계 S40에서, 연산부(140)은 신호 처리부(130)로부터 수신한 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 구조물의 변위를 산출한다. 실시간으로 구조물의 변위를 산출할 수 있는 이유는 레이저 광 검출 주기, 즉 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 주기가 매우 짧기 때문이며, 한 주기마다의 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보로 한 주기마다의 구조물의 변위가 산출되기 때문이다.In step S40 , the operation unit 140 calculates the displacement of the structure in real time by using the information on the pixel having the peak value received from the signal processing unit 130 . The reason that the displacement of the structure can be calculated in real time is that the laser light detection period, that is, the signal output period of the pixels of the CCD line sensor 121 is very short, and is information about pixels having peak values in each period. This is because the displacement of the structure is calculated.

단계 S40에서, 연산부(140)는 신호 처리부(130)로부터 수신한 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보뿐만 아니라 광원에서 CCD 라인 센서까지의 레이저 광의 진행 광 경로를 이용하여 구조물의 변위를 산출한다. In step S40 , the calculation unit 140 calculates the displacement of the structure using the information on the pixel having the peak value received from the signal processing unit 130 as well as the traveling light path of the laser light from the light source to the CCD line sensor.

단계 S40에서, 연산부(140)는 첨두치를 갖는 픽셀의 위치와 바로 이전의 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기에서의 첨두치를 갖는 픽셀의 위치의 차이를 이용하여 구조물의 변위를 산출한다. 픽셀의 위치 차이는 픽셀의 배열 방향으로 순차적으로 매겨진 픽셀 번호와 이미 알고 있는 한 픽셀의 사이즈를 통해 도출된다. In step S40 , the operation unit 140 calculates the displacement of the structure by using the difference between the position of the pixel having the peak value and the position of the pixel having the peak value in the signal output time period of the pixels of the CCD line sensor 121 immediately preceding. do. The pixel position difference is derived from the pixel number sequentially numbered in the pixel arrangement direction and the known size of one pixel.

단계 S40에서, 연산부(140)는 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기 사이의 첨두치를 갖는 픽셀의 위치 차이와 광원에서 CCD 라인 센서까지의 레이저 광의 진행 광 경로를 이용하여 CCD 라인 센서(121)의 픽셀들의 신호 출력 시간 주기마다 구조물의 변위를 산출한다. In step S40, the operation unit 140 uses the difference in the position of the pixel having a peak value between the signal output time period of the pixels of the CCD line sensor 121 and the traveling optical path of the laser light from the light source to the CCD line sensor. The displacement of the structure is calculated for each signal output time period of the pixels of (121).

Claims (14)

변위 측정 대상 구조물의 소정의 부위에 고정되는 레이저 광을 방출하는 광원을 포함하는 광원부;
상기 레이저 광을 검출하는 적어도 하나의 CCD 라인 센서를 포함하는 수광부;
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 신호처리부; 및
상기 신호처리부에서 제공하는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 연산부를 포함하고,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 서로 수직하게 배치되는 제1 CCD 라인 센서 및 제2 CCD 라인 센서를 포함하며,
상기 신호처리부는,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 상기 연산부에 제공하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
a light source unit including a light source emitting laser light fixed to a predetermined portion of a displacement measurement target structure;
a light receiving unit including at least one CCD line sensor detecting the laser light;
a signal processing unit for processing an electrical signal output from the at least one CCD line sensor; and
and a calculating unit for calculating the displacement of the structure by using the information provided by the signal processing unit,
The at least one CCD line sensor includes a first CCD line sensor and a second CCD line sensor disposed perpendicular to each other,
The signal processing unit,
Non-contact structure displacement measurement using a CCD line sensor, which provides information on a pixel having a peak value among electrical signals output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor to the operation unit system.
 청구항 1에 있어서,
상기 광원은 직선 형의 레이저 광을 방출하고,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 상기 직선 형의 레이저 광과 직교하도록 배치되는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The light source emits a linear laser light,
The at least one CCD line sensor is disposed to be perpendicular to the linear laser light.
 청구항 1에 있어서,
상기 광원은 십자형의 레이저 광을 방출하는 것을 특징으로 하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The light source is a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor, characterized in that emitting a cross-shaped laser light.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 상기 첨두치를 제공하는 픽셀에 대한 정보를 도출하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The signal processing unit,
Providing the peak value through the sign of a derivative between any one of the electrical signals sequentially output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor and a neighboring signal A non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor that derives information about a pixel.
 청구항 1에 있어서,
상기 연산부는, 상기 신호처리부가 제공하는 상기 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 상기 구조물의 변위를 산출하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The calculation unit, a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor, for calculating the displacement of the structure in real time using the information on the pixel having the peak value provided by the signal processing unit.
 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 광이 상기 수광부로 향하는 광 경로 상에 배치되고, 상기 레이저 광을 상기 광원에서 방출될 때의 단면의 폭 이하를 갖는 평행광으로 성형하는 적어도 하나의 콜리메이터를 포함하는 광학 조립체를 더 포함하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an optical assembly including at least one collimator disposed on a light path through which the laser light is directed toward the light receiving unit and configured to shape the laser light into parallel light having a width equal to or less than a cross-section when emitted from the light source , a non-contact structure displacement measurement system using a CCD line sensor.
 변위 측정 대상 구조물의 소정의 부위에 고정되는 광원에서 레이저 광을 방출하는 단계;
적어도 하나의 CCD 라인 센서로 상기 레이저 광을 검출하는 단계;
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계; 및
상기 전기 신호의 처리를 통해 도출되는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 서로 수직하게 배치되는 제1 CCD 라인 센서 및 제2 CCD 라인 센서를 포함하며,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 단계는,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 출력되는 전기 신호 중 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 도출하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법.
emitting laser light from a light source fixed to a predetermined portion of a displacement measurement target structure;
detecting the laser light with at least one CCD line sensor;
processing an electrical signal output from the at least one CCD line sensor; and
Comprising the step of calculating the displacement of the structure by using the information derived through the processing of the electrical signal,
The at least one CCD line sensor includes a first CCD line sensor and a second CCD line sensor disposed perpendicular to each other,
The step of processing the electrical signal output from the at least one CCD line sensor,
A method for measuring the displacement of a non-contact structure using a CCD line sensor, deriving information on a pixel having a peak value among electrical signals output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor.
 청구항 8에 있어서,
상기 광원은 직선 형의 레이저 광을 방출하고,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서는 상기 직선 형의 레이저 광과 직교하도록 배치되는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법.
9. The method of claim 8,
The light source emits a linear laser light,
The at least one CCD line sensor is disposed to be orthogonal to the linear laser light, a non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor.
 청구항 8에 있어서,
상기 광원은 십자형의 레이저 광을 방출하는 것을 특징으로 하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법.
9. The method of claim 8,
The light source is a non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor, characterized in that emitting a cross-shaped laser light.
 삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 적어도 하나의 CCD 라인 센서 또는 상기 제1 CCD 라인 센서 및 상기 제2 CCD 라인 센서에서 순차적으로 출력되는 전기 신호 중 임의의 하나의 신호와 이웃하는 신호 사이의 도함수의 부호를 통해 상기 첨두치를 제공하는 픽셀에 대한 정보를 도출하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법.
9. The method of claim 8,
Providing the peak value through the sign of a derivative between any one of the electrical signals sequentially output from the at least one CCD line sensor or the first CCD line sensor and the second CCD line sensor and a neighboring signal A non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor to derive information about a pixel.
 청구항 8에 있어서,
상기 전기 신호의 처리를 통해 도출되는 정보를 이용하여 상기 구조물의 변위를 산출하는 단계는,
상기 첨두치를 갖는 픽셀에 대한 정보를 이용하여 실시간으로 상기 구조물의 변위를 산출하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법.
9. The method of claim 8,
Calculating the displacement of the structure by using the information derived through the processing of the electrical signal,
A non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor, which calculates the displacement of the structure in real time by using the information on the pixel having the peak value.
 청구항 8에 있어서,
상기 레이저 광을 상기 광원에서 방출될 때의 단면의 폭 이하를 갖는 평행광이 되도록 성형하는 단계를 더 포함하는, CCD 라인 센서를 이용한 비접촉식 구조물 변위 측정 방법. 9. The method of claim 8,
Further comprising the step of shaping the laser light to be parallel light having a cross-sectional width less than or equal to the width when emitted from the light source, the non-contact structure displacement measurement method using a CCD line sensor.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58189521A (en) * 1982-04-30 1983-11-05 Nippon Soken Inc Detecting device of liquid quantity in container
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JP2017009335A (en) * 2015-06-18 2017-01-12 太陽誘電株式会社 Displacement measurement device, displacement measurement signal processing device and displacement measurement signal processing method

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