KR102392660B1 - 80 GHz 대역의 레이더 센서를 이용한 벨트컨베이어 실시간 운반량 모니터링과 이 데이터를 이용한 전후단의 기계설비 최적제어시스템 - Google Patents

Abstract

전후단의 기계설비 최적제어시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템은, 일측으로부터 타측으로 상부면에 운반물을 적재한 상태로 이송되는 벨트컨베이어를 포함하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템으로서, 상기 벨트컨베이어의 상부에 벨트 표면과 직각 방향으로 소정 높이만큼 이격되어 장착되고, 벨트 표면에 적재되어 이송되는 운반물의 높이를 80 GHz 대역의 레이더센서를 이용하여 실시간으로 검출한 후, 검출된 데이터를 연산처리부에 전송하는 레이더센서부; 상기 벨트컨베이어의 일측에 장착되고, 레이더센서부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 운반물의 중량 및 운반물의 운송량을 계산한 후, 계산 결과값을 제어부에 전송하는 연산처리부; 및 상기 연산처리부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량의 변경시키는 제어부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 벨트컨베이어의 실시간으로 검출하여 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

Description

80 GHz 대역의 레이더 센서를 이용한 벨트컨베이어 실시간 운반량 모니터링과 이 데이터를 이용한 전후단의 기계설비 최적제어시스템{Belt Conveyer Cargo Conveying Control System Using 80 GHz Radar Sensor}

본 발명은 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치되는 기계설비 최적제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 80 GHz 대역의 레이더 센서를 이용한 벨트컨베이어 실시간 운반량 모니터링과 이 데이터를 이용한 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 관한 것이다.

본 발명은 순환골재에 국한되지 않고 모든 파쇄설비와 선별 설비를 갖춘 플랜트시스템에 적용 가능하다.

일반적으로 순환골재라 함은 건설 폐기물의 물리적 또는 화학적 처리과정을 거쳐 건설용 자재로써 활용이 가능하도록 만들어진 골재를 말하는 것으로, 건축물을 해체하는 과정에서 발생되는 폐콘크리트, 폐벽돌, 폐블록 등의 건설 폐기물을 파쇄하고 선별하는 방식으로 생산되고 있다.

한편, 생산되는 순환골재는 시멘트 콘크리트용이나 보조기층용으로 사용될 수 있다. 이때 시멘트 콘크리용 순환골재의 경우 입도범위가 2.5㎜~25㎜ 사이로 좁아 단일입도로 생산하는 순환골재 생산방법으로도 용이하게 입도 범위를 맞출 수 있다.

그러나, 보조기층용 순환골재의 경우 입도범위가 0.08㎜~75㎜ 사이로 매우 넓어 단일입도로 생산하는 순환골재 생산방법으로는 시방서의 입도를 맞출 수 없으므로, 2~3 종류의 입도별 순환골재(단일 입도로 생산된 굵은골재, 중간골재, 잔골재 등)를 시방서에 맞도록 혼합하여 사용하게 된다.

도 1은 종래 보조기층용 순환골재 생산방법의 공정도를 도시하고 있다.

순환골재 생산장치로 투입되는 건설 폐기물은 조크러셔와 더블조크러셔 및 콘크러셔를 순차적으로 거치며 파쇄되고, 이처럼 파쇄된 건설 폐기물은 서로 다른 체크기를 가지며 다단의 구조로 배치된 스크린을 거치는 과정에서 입도별로 선별된다.

이처럼 입도별로 선별된 골재를 보조기층용 순환골재로 사용하기 위해서는 시방서에 맞도록 혼합비율을 정하여 입도별 순환골재를 일정 비율로 혼합하게 된다.

한편, 서로 다른 입도의 순환골재를 혼합함에 있어서, 종래에는 중장비의 버켓 용량비로 혼합하는 방법이 사용되고 있다.

예컨대, 8㎜~40㎜의 입도범위로 생산된 순환골재와 8㎜ 이하로 생산된 석분을 혼합하되, 8㎜~40㎜의 순환골재 100 중량부에 대해 8㎜ 이하의 석분을 200~300 중량부의 비율로 혼합하여 보조기층용 순환골재를 생산하고자 할 경우, 8㎜~40㎜ 순환골재 한 버켓에 8㎜ 이하 석분을 2~3 버켓 혼합하는 방식으로 생산하고 있으나, 이러한 방법은 오차가 심하여 혼합된 골재가 입도범위에 들지 않아 입도조절에 실패하는 경우가 빈번히 발생되는 문제점 이 있다.

또 다른 방법으로는 호퍼와 벨트피더를 이용한 방법으로, 도 2에 호퍼와 벨트피더를 이용하여 순환골재를 혼합하는 개념이 개시되어 있다.

이 방법은 벨트피더(21,22)의 속도비를 이용하여 두 종류의 순환골재를 혼합하는 것으로, 입도별 순환골재가 저장된 호퍼(11,12)의 배출구에 벨트피더(21,22)를 배치하여 배출되는 순환골재를 혼합지로 운반하되, 두 벨트피더(21,22)의 속도를 혼합비율에 따라 달리하게 된다.

이러한 방법은 중장비의 버켓을 이용한 방법보다 입도분포를 보다 정밀하게 맞출 수 있지만, 순환골재 생산장치와 별개로 호퍼와 벨트피더 사용이 요구되므로 장비비용이 많이 요구되는 문제점이 있다.

더 나아가, 시멘트 등을 벌크(Bulk) 상태로 운반하는 벨트컨베이어에서 실시간 운반량을 측정하기 위해서는, 컨베이어의 중간부에 벨트스케일을 장착하거나 컨베이어 말단의 배출구에서 호퍼(Hopper)에 담아서 측정하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이 경우 역시, 고가의 벨트스케일은 경제적인 부담이 크고, 말단의 호퍼에 담아 계량하는 것은 시설이 복잡하고 공간을 많이 차지하여 적용이 곤란한 문제점이 있다.

따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

한국등록특허공보 제10-1823402호 (등록일자: 2018년01월24일)

본 발명의 목적은, 벨트컨베이어의 운반량을 실시간으로 검출하여 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 80 GHz 대역의 레이더 센서를 이용한 벨트컨베이어 실시간 운반량 모니터링과 이 데이터를 이용한 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템은, 일측으로부터 타측으로 상부면에 운반물을 적재한 상태로 이송되는 벨트컨베이어를 포함하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템으로서, 상기 벨트컨베이어의 상부에 벨트 표면과 직각 방향으로 소정 높이만큼 이격되어 장착되고, 벨트 표면에 적재되어 이송되는 운반물의 높이를 80 GHz 대역의 레이더센서를 이용하여 실시간으로 검출한 후, 검출된 데이터를 연산처리부에 전송하는 레이더센서부; 상기 벨트컨베이어의 일측에 장착되고, 레이더센서부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 운반물의 중량 및 운반물의 운송량을 계산한 후, 계산 결과값을 제어부에 전송하는 연산처리부; 및 상기 연산처리부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량의 변경시키는 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이더센서부는, 공기 중에 부유하는 입자성 이물질을 투과하는 80 GHz 대역의 레이더 전파를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이더센서부의 레이더센서의 장착 위치는, 벨트컨베이어의 벨트 표면에 운반물이 적재되는 위치로부터 벨트 전체 길이 대비 10 내지 50%의 길이만큼 이격된 위치일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이더센서부의 레이더센서는, 벨트컨베이어의 상부에 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 위치 변경 가능하도록 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이더센서부는, 상기 벨트컨베이어의 벨트의 양측으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되어 슬라이딩 레일부를 지지하는 구조의 레일 지지부; 상기 레일 지지부의 상단에 탑재되고, 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 소정 길이 만큼 연장된 레일 구조이고, 레이더센서를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재하는 슬라이딩 레일부; 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 슬라이딩 레일부의 상부에 탑재된 레이더센서의 위치를 변경시키는 위치변경 구동부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연산처리부는, 운반물의 적재 높이를 검출한 후, 운반물의 단면적을 계산하여, 벨트의 운반속도값, 운반물의 비중값을 곱하여 시간당 운반량을 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벨트컨베이어의 벨트는, 운반물의 적재하는 벨트의 상부면 폭, 벨트의 이송 속도를 가변할 수 있는 구조를 포함하고, 상기 제어부는, 벨트의 상부면 폭 및 벨트의 이송 속도를 변경함으로써, 운반물의 운송량을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전후단의 기계설비 최적제어시스템은, 상기 레이더센서부와 인접하여 장착되고, 운반물의 물리적 상태를 검출하여 검출된 데이터를 연산처리부에 전송하는 물리적상태 검출센서;를 더 포함하고, 상기 연산처리부는, 물리적상태 검출센서를 통해 검출된 데이터를 바탕으로 운반물의 시간당 운반량을 계산할 수 있다.

이 경우, 상기 물리적상태 검출센서로부터 검출되는 물리적 상태 데이터는, 운반물의 수분량, 입도, 적재상태(편적), 입자상 물질 비산 정도에 관한 데이터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전후단의 기계설비 최적제어시스템은, 상기 벨트컨베이어의 벨트의 양측으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되어 슬라이딩 레일부를 지지하는 구조의 레일 지지부; 상기 레일 지지부의 상단에 탑재되고, 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 소정 길이 만큼 연장된 레일 구조이고, 스캐너 탑재부를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재하는 슬라이딩 레일부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 슬라이딩 레일부의 상부에 탑재된 스캐너 탑재부의 위치를 변경시키는 위치변경 구동부; 및 상기 슬라이딩 레일부의 상부에 탑재되고, 2차원 레이저 스캐너를 3축 방향으로 탑재하는 스캐너 탑재부;를 포함하는 구성일 수 있다.

이 경우, 상기 연산처리부는, 2차원 레이저 스캐너를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 3차원 스캐닝 데이터를 완성하고, 이에 운반물의 물리적 상태 데이터를 적용하여 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량을 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전후단의 기계설비 최적제어시스템은, 연장 길이를 변경할 수 있는 분해조립 가능한 구조의 벨트컨베이어를 포함하고, 레이더센서부, 연산처리부 및 제어부는 벨트컨베이어에 탈부착 가능한 구조일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 따르면, 특정 구조의 레이더센서부, 연산처리부 및 제어부를 구비함으로써, 벨트컨베이어의 실시간으로 검출하여, 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 따르면, 80 GHz 대역의 레이더 전파를 사용하는 레이더센서부를 활용하여 운반량의 운송량을 계산함으로써, 공기 중에 비산되는 입자성 물질로 인해 정확도가 현저히 저하되었던 종래 기술에 대한 문제점을 해결할 수 있고, 결과적으로 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 따르면, 운반물의 물리적 상태를 검출하여 검출된 데이터를 연산처리부에 전송하는 물리적상태 검출센서를 이용함으로써, 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 따르면, 2차원 레이저 스캐너를 통해 획득한 데이터를 방탕으로 3차원 스캐닝 데이터를 완성하고, 이에 운반물의 물리적 상태 데이터를 적용하여 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량을 계산함으로써, 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템에 따르면, 분해조립 가능한 구조의 벨트컨베이어를 포함하고, 레이더센서부, 연산처리부 및 제어부를 구비함으로써, 설치 환경, 작업 날씨, 작업 조건, 운반물의 상태를 고려하여 컨베이어의 폭과 길이를 손쉽게 변경할 수 있어, 결과적으로 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 순환골재 생산방법의 공정도이다.
도 2는 호퍼와 벨트피더를 이용하여 순환골재를 혼합하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템의 벨트컨베이어를 나타내는 부분 확대도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전후단의 기계설비 최적제어시스템의 벨트컨베이어를 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 레이저 스캐너를 나타내는 모식도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 정면도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 벨트컨베이어 운반량 제어 시스템(100)은, 일측으로부터 타측으로 상부면에 운반물을 적재한 상태로 이송되는 벨트컨베이어(101)를 포함하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)으로서, 특정 구조의 레이더센서부(110), 연산처리부(120) 및 제어부(130)를 구비함으로써, 벨트컨베이어의 실시간으로 검출하여 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 레이더센서부(110)는, 벨트컨베이어(101)의 상부에 벨트 표면과 직각 방향으로 소정 높이만큼 이격되어 장착되는 구성으로서, 벨트 표면에 적재되어 이송되는 운반물의 높이를 80 GHz 대역의 레이더센서를 이용하여 실시간으로 검출한 후, 검출된 데이터를 연산처리부(120)에 전송할 수 있다.

이때, 벨트컨베이어(101)의 일측에 장착되는 연산처리부(120)는, 레이더센서부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 운반물의 중량 및 운반물의 운송량을 계산한 후, 계산 결과값을 제어부(130)에 전송할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 연산처리부(120)는, 운반물(10)의 적재 높이를 검출한 후, 운반물(10)의 단면적을 계산하여, 벨트의 운반속도값, 운반물의 비중값을 곱하여 시간당 운반량을 계산할 수 있다.

경우에 따라서, 본 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)은, 물리적상태 검출센서를 더 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 물리적상태 검출센서는, 레이더센서부(110)와 인접하여 장착되는 구성으로서, 운반물의 물리적 상태를 검출하여 검출된 데이터를 연산처리부(120)에 전송할 수 있다. 이때, 연산처리부(120)는, 물리적상태 검출센서를 통해 검출된 데이터를 바탕으로 운반물의 시간당 운반량을 계산할 수 있다.

이때, 상기 언급한 물리적상태 검출센서로부터 검출되는 물리적 상태 데이터는, 운반물의 수분량, 입도, 적재상태(편적), 입자상 물질 비산 정도에 관한 데이터이다.

또한, 레이더센서부(110)는 운반물의 적재상태를 검출할 수 있다. 구체적으로, 운반물의 적재상태가 중앙부에 골고루 안정적으로 적재되었는지, 운반물의 적재상태가 일측에 쏠려 편적되었는지를 검출하게 된다.

제어부(130)는, 연산처리부(120)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 제공되는 적재량의 변경시키거나, 벨트컨베이어(1010의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적 상태로 유지시킬 수 있다.

예를 들어, 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 제공되는 적재량이 후단에 설치된 기계설비의 허용량에 미달할 경우, 전단에 설치된 기계설비의 적재량을 늘리도록 한다. 반면, 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 제공되는 적재량이 후단에 설치된 기계설비의 허용량을 초과할 경우, 전단에 설치된 기계설비의 적재량을 줄이도록 한다.

구체적으로, 제어부(130)는, 벨트의 상부면 폭 및 벨트의 이송 속도를 변경함으로써, 운반물의 운송량을 제어할 수 있다. 이 경우, 벨트컨베이어(101)의 벨트는, 운반물의 적재하는 벨트의 상부면 폭, 벨트의 이송 속도를 가변할 수 있는 구조를 구비함이 바람직하다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 벨트컨베이어(101)의 벨트(104)는, 각도가변 롤러(105a)에 의해 폭이 변경될 수 있는 폭가변 벨트(104a), 및 각도고정 롤러(105b)에 의해 폭이 고정되어 구동되는 폭고정 벨트(104b)를 포함하는 구성일 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 폭가변 롤러(105a)의 일측을 지지하는 가변장치(105d)의 상하방향 높이가 변경되어 폭가변 롤러(105a)의 기울기를 조절할 수 있으며, 결과적으로 폭가변 벨트(104a)의 평면상 폭이 변경될 수 있다.

이때, 벨트(104)의 하부면에는 벨트의 측방향 이탈을 방지하도록 위치고정 돌기(104c)가 형성되고, 이에 대응되는 위치에 위치고정 홈(105c)이 롤더(105)에 형성될 수 있다.

상기 언급한 본 실시예에 따른 레이더센서부(110)는, 공기 중에 부유하는 입자성 이물질을 투과하는 80 GHz 대역의 레이더 전파를 사용함이 바람직하다.

80 GHz 대역의 레이저 전파는, 공기 중에 부유하는 입자상 물질 즉, 먼지 등에 의해 반사를 일으키지 않는 것으로서, 검출하고자 하는 검출 대상을 더욱 정확하고 효과적으로 검출할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레이더센서부(110)의 레이더센서(111)의 장착 위치(L1)는, 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 운반물이 적재되는 위치로부터 벨트 전체 길이(L2) 대비 10 내지 50%의 길이만큼 이격된 위치임이 바람직하다. 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 운반물이 적재되는 위치에 너무 근접하여 레이더센서부(110)를 장착할 경우, 벨트 표면에 적재된 운반물이 제자리를 잡기 전에 움직이거나 굴러 떨어져 위치가 변경될 수 있어 해당 데이터를 정확하게 검출할 수 없다. 따라서, 벨트 표면에 적재된 운반물이 어느정도 제자리를 잡은 후에 레이더센서부(110)를 이용하여 검출하고자 하는 데이터를 검출할 수 있도록, 레이더센서부(110)의 위치는 상기 언급한 범위 내에 적용함이 바람직하다.

도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 정면도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이더센서부(110)의 레이더센서는, 벨트컨베이어(101)의 상부에 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 위치 변경 가능하도록 장착될 수 있다.

구체적으로, 레이더센서부(110)는, 특정 구조의 레일 지지부(112), 슬라이딩 레일부(113) 및 위치변경 구동부(114)를 포함하는 구성일 수 있다.

레일 지지부(112)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 벨트컨베이어(101)의 벨트의 양측으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되어 슬라이딩 레일부를 지지하는 구조일 수 있다.

슬라이딩 레일부(113)는, 레일 지지부(112)의 상단에 탑재되는 구성으로서, 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 소정 길이 만큼 연장된 레일 구조이고, 레이더센서(111)를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재할 수 있다.

위치변경 구동부(114)는, 제어부(130)의 제어신호에 따라 슬라이딩 레일부(113)의 상부에 탑재된 레이더센서(111)의 위치를 변경시킬 수 있다.

이 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 운반물에 대한 검출을 더욱 용이하고 정확하게 수행하기 위해 레이더 센서부(110)의 위치를 변경할 때 용이하게 활용될 수 있다.

또한, 작업 환경, 작업 당일의 날씨 등에 따라 운반물의 물리적 상태가 변경될 수 있으며, 이에 따라서도 레이더 센서부(110)의 위치를 최적의 위치로 변경할 수 있음은 물론이다.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 레이저 스캐너를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)은, 특정 구조의 레일 지지부(112), 슬라이딩 레일부(113), 위치변경 구동부(114) 및 스캐너 탑재부(115)를 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 레일 지지부(112)는, 벨트컨베이어의 벨트의 양측으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되어 슬라이딩 레일부를 지지하는 구조이다.

슬라이딩 레일부(113)는, 레일 지지부(112)의 상단에 탑재되는 구성으로서, 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 소정 길이 만큼 연장된 레일 구조이고, 스캐너 탑재부(115)를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재할 수 있다.

위치변경 구동부(114)는, 제어부(130)의 제어신호에 따라 슬라이딩 레일부(113)의 상부에 탑재된 스캐너 탑재부(115)의 위치를 변경시킬 수 있다.

또한, 스캐너 탑재부(115)는, 슬라이딩 레일부(113)의 상부에 탑재되는 구성으로서, 2차원 레이저 스캐너(116)를 3축 방향으로 탑재할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 2차원 레이저 스캐너(116)는, 1차원 레이저 광원은 평면 상태의 2차원 레이저로 변환하여 검출하고자 하는 대상물에 조사한 후, 검출 데이터를 획득하는 스캐너로서, 도 8에 도시된 구성을 구비할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 2차원 레이저 스캐너(116)는, 특정 구조의 하우징(141), 레이저 소스(143), 제1반사경(144a), 균일격자부(145) 및 슬릿(146)을 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 하우징(141)은, 내부에 소정의 수용공간이 마련되는 구조로서, 일측에 개방 홀(142)이 형성되어 있다.

이때, 개방 홀(142)을 통해 하우징(141) 내부로 레이저빔을 조사하는 레이저 소스(143)가 구비된다.

제1반사경(144a)은, 하우징(141)의 일측에 장착되는 구성으로서, 레이저 소스(143)에서 조사되는 레이저빔을 균일격자부(145) 측으로 반사하는 디스크 형상일 수 있다.

구체적으로, 제1반사경(144a)은, x축 및 y축 방향으로 각도조절을 가능하게 하는 제1 X축 각도조절레버(147X) 및 제1 Y축 각도조절레버(147Y)를 포함하는 구성일 수 있다. 그리고, 레이저 소스(143)로부터 방출되는 레이저빔을 반사하여 균일격자부(145)로 보내는 역할을 하고, 제1 X축 각도조절레버(147X)와 제1 Y축 각도조절레버(147Y)가 마련된다.

여기서, 제1반사경(144a)에 코팅되는 광 반사물질은 레이저빔의 강한 에너지를 견딜 수 있는 범위에서 그 재질을 선택할 수 있다.

제1 X축 각도조절레버(147X)는 제1반사경(144a)의 X축 방향 각도를 조절하는 역할을 하고, 제1 Y축 각도조절레버(147Y)는 제1반사경(144a)의 Y축 방향 각도를 조절하는 역할을 한다.

여기서, 상기 제1 X축 각도조절레버(147X)와 제1 Y축 각도조절레버(147Y)는 균일격자부(145)에 조사되는 빔을 정렬하기 위함이다.

제1반사경(144a)은 제1 X축 각도조절레버(147X)와 제1 Y축 각도조절레버(147Y)를 이용하여 레이저빔 발생기에서 형성되는 격자 패턴(G) 또는 라인 레이저빔(L)이 균일한 광 분포를 가지고 정렬되도록 할 수 있다.

균일격자부(145)는, 하우징(141)의 내부 일측에 장착되는 구성으로서, 하우징(141)의 길이방향을 따라 배치되며, 제1반사경(144a)에서 반사되는 레이저빔의 진행방향을 변경하여 반사시킬 수 있다.

상기 균일격자부(145)는 하우징(141) 내부에서 하우징(141)의 길이방향을 따라 마련되고, 제1반사경(144a)에서 반사되는 레이저빔의 진행방향을 변경하여 격자 패턴(G) 또는 라인 빔(L) 형태로 반사시켜 상기 슬릿(146)으로 보내는 역할을 하며, 일면에 격자반사체(145b)가 일정간격으로 복수 배치된다.

다시 말해 균일격자부(145)에서 반사되는 레이저빔은 격자 패턴(G) 또는 라인 레이저빔(L)으로 변환되어 슬릿(146)을 관통하여 상기 하우징(141) 외부로 방출된다.

한편, 균일격자부(145)는 상기 레이저빔이 입력되는 면에 격자반사체(145b)가 형성된다.

격자반사체(145b)는 상기 균일격자부(175)에 일정간격으로 복수 배치되고, 그 단면은 이등변 삼각형 형상으로 형성되며, 전방 및 후방으로 일정한 길이를 가지도록 마련되고, 그 표면에 광 반사물질이 코팅된다.

이때, 광 반사물질은 금속재질 즉, 스테인레스, 알루미늄, 크롬 및 은 등에서 어느 하나의 재질로 사용하는 것이 바람직하며 또한 그 위에 보호막으로 규소 산화막(SiO2)을 형성할 수 있다.

또한, 격자반사체(145b) 간의 간격(h)은 약 10㎛ 내지 1mm로 형성하는 것이 바람직하다.

슬릿(146)은 투명한 재질로 형성되고, 균일격자부(145)로부터 반사되는 레이저빔이 하우징(141)을 통과하는 부분이며, 균일격자부(145)로부터 반사되는 레이저빔을 굴절시켜 레이저빔의 폭을 조절하는 역할을 한다.

이때, 슬릿(146)에는 렌즈(147)가 형성될 수 있고, 렌즈(147)는 그 형상에 따라 레이저빔을 원하는 각도만큼 굴절시킬 수 있으므로 상기 레이저빔의 폭을 용이하게 조절하는 역할을 한다.

렌즈(147)는 슬릿(146)과 일체로 형성되는 것이 바람직하고, 레이저빔의 폭을 용이하게 조절할 수 있도록 그 형상, 배치모양을 구성하는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

슬릿(146)을 관통한 레이저빔은 스크린에서 격자 패턴(G) 또는 라인 레이저빔(L)의 상을 형성하게 된다.

즉, 레이저 소스(143)로부터 발생한 레이저빔이 개방 홀(142)을 통과한 후, 제1반사경(144a)에 1차 반사된 다음, 균일격자부(145)에 조사되는 광 경로로 이루어진다.

레이저빔이 개방 홀(142)을 통과하면, 레이저빔은 포인트 빔 형태로 형성된 상태로 상기 균일격자부(145)에 반사된 다음, 슬릿(146)을 통과하면서 격자 빔 패턴(G) 또는 라인 레이저빔(L) 형태로 구현된다.

균일격자부(145)에 의해 반사되는 레이저빔은, 슬릿(146)을 통해 하우징(141) 외부로 방출된다.

본 실시예에 따른 2차원 레이저 스캐너(116)는 제2반사경(144b)을 더 포함하는 구성일 수 있다. 구체적으로, 제2반사경(144b)은 제2 X축 각도조절레버(148X) 및 제2 Y축 각도조절레버(148Y)를 포함하는 구성이다. 제2 X축 각도조절레버(148X) 및 제2 Y축 각도조절레버(148Y)는, 하우징(141)의 타단에 장착되는 구성으로서, 제1반사경(144a)을 통해 반사되는 레이저빔을 상기 균일격자부(145) 측으로 반사하되, x축 및 y축 방향으로 각도조절을 가능하게 한다.

즉, 제1반사경(144a)과 마주보며 대응하는 위치에 제2반사경(144b)을 추가로 설치함으로써, 레이저 소스(143)에서 발생한 레이저빔이 제1반사경(144a)에 반사된 뒤, 반사된 레이저빔이 일부는 균일격자부(145) 방향으로, 일부는 제2반사경(144b)이 위치한 방향으로 반사되어 조사된다.

그리고, 레이저빔이 균일격자부(145)에 반사되어 슬릿(146)을 통해 하우징(141)의 외부로 방출되고, 제2반사경(144b)에 반사된 레이저빔은 다시 균일격자부(145)측으로 반사되고, 이렇게 균일격자부(145)에 반사된 레이저빔이 상기 슬릿(146)을 통해 하우징(141) 외부로 방출되는 것이다.

한편, 연산처리부(120)는, 2차원 레이저 스캐너(116)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 3차원 스캐닝 데이터를 완성하고, 이에 운반물의 물리적 상태 데이터를 적용하여 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량을 계산할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)은, 연장 길이를 변경할 수 있는 분해조립 가능한 구조의 벨트컨베이어(101)를 포함하고, 레이더센서부(110), 연산처리부(120) 및 제어부(130)는 벨트컨베이어(101)에 탈부착 가능한 구조일 수 있다.

이 경우, 분해조립 가능한 구조의 벨트컨베이어(101)를 포함하고, 레이더센서부(110), 연산처리부(120) 및 제어부(130)를 구비함으로써, 설치 환경, 작업 날씨, 작업 조건, 운반물의 상태를 고려하여 컨베이어의 폭과 길이를 손쉽게 변경할 수 있어, 결과적으로 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)에 따르면, 특정 구조의 레이더센서부(110), 연산처리부(120) 및 제어부(130)를 구비함으로써, 벨트컨베이어의 실시간으로 검출하여 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)에 따르면, 80 GHz 대역의 레이더 전파를 사용하는 레이더센서부(110)를 활용하여 운반량의 운송량을 계산함으로써, 공기 중에 비산되는 입자성 물질로 인해 정확도가 현저히 저하되었던 종래 기술에 따라 문제점을 해결할 수 있고, 결과적으로 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)에 따르면, 운반물의 물리적 상태를 검출하여 검출된 데이터를 연산처리부(120)에 전송하는 물리적상태 검출센서를 이용함으로써, 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)에 따르면, 2차원 레이저 스캐너(116)를 통해 획득한 데이터를 방탕으로 3차원 스캐닝 데이터를 완성하고, 이에 운반물의 물리적 상태 데이터를 적용하여 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량을 계산함으로써, 운반량을 정확히 검출할 수 있어 벨트컨베이어의 전단 및 후단에 설치된 기계설비의 운전을 최적의 상태로 제어할 수 있는 전후단의 기계설비 최적제어시스템을 제공할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

10: 운반물
100: 전후단의 기계설비 최적제어시스템
101: 벨트컨베이어
102: 벨트컨베이어 구동부
103: 운반물 공급부
104: 벨트
104a: 폭가변 벨트
104b: 폭고정 벨트
104c: 위치고정 돌기
105: 롤러
105a: 각도가변 롤러
105b: 각도고정 롤러
105c: 위치고정 홈
105d: 가변장치
110: 레이더센서부
111: 레이더센서
112: 레일 지지부
113: 슬라이딩 레일부
114: 위치변경 구동부
115: 스캐너 탑재부
116: 2차원 레이저 스캐너
120: 연산처리부
130: 제어부
140: 2차원 레이저 스캐너
141: 하우징
142: 개방 홀
142a: 선 발생기
143: 레이저 소스
144a: 제1반사경
144b: 제2반사경
145: 균일격자부
145a: 투명박막
145b: 격자반사체
146: 슬릿
147: 렌즈
147X: 제1 X축 각도조절레버
147Y: 제1 Y축 각도조절레버
148X: 제2 X축 각도조절레버
148Y: 제2 Y축 각도조절레버

Claims (5)

1. 일측으로부터 타측으로 상부면에 운반물을 적재한 상태로 이송되는 벨트컨베이어(101)를 포함하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)으로서,
   상기 벨트컨베이어(101)의 상부에 벨트 표면과 직각 방향으로 소정 높이만큼 이격되어 장착되고, 공기 중에 부유하는 입자성 이물질을 투과하는 80 GHz 대역의 레이더 전파를 이용하여 벨트 표면에 적재되어 이송되는 운반물의 높이를 실시간으로 검출한 후, 검출된 데이터를 연산처리부(120)에 전송하는 레이더센서부(110);
   상기 벨트컨베이어(101)의 일측에 장착되고, 레이더센서부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 운반물의 중량 및 운반물의 운송량을 계산한 후, 계산 결과값을 제어부(130)에 전송하는 연산처리부(120); 및
   상기 연산처리부(120)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 벨트컨베이어(101)의 벨트 표면에 제공되는 적재량의 변경시키는 제어부(130);
   를 포함하고,
   상기 레이더센서부(110)는,
   상기 벨트컨베이어(101)의 벨트의 양측으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되어 슬라이딩 레일부를 지지하는 구조의 레일 지지부(112);
   상기 레일 지지부(112)의 상단에 탑재되고, 벨트의 연장 방향과 평행한 방향으로 소정 길이 만큼 연장된 레일 구조이고, 레이더센서(111)를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재하고, 스캐너 탑재부(115)를 슬라이딩 위치 변경 가능하도록 탑재하는 슬라이딩 레일부(113); 및
   상기 제어부(130)의 제어신호에 따라 슬라이딩 레일부(113)의 상부에 탑재된 레이더센서(111)와 스캐너 탑재부(115)의 위치를 변경시키는 위치변경 구동부(114);
   상기 슬라이딩 레일부(113)의 상부에 탑재되고, 2차원 레이저 스캐너(116)를 3축 방향으로 탑재하는 스캐너 탑재부(115);
   를 포함하고,
   상기 스캐너 탑재부(115)에는 2차원 레이저 스캐너(116)를 3축 방향으로 탑재하며,
   상기 2차원 레이저 스캐너(116)는,
   1차원 레이저 광원을 평면 상태의 2차원 레이저로 변환하여 검출하고자 하는 대상물에 조사한 후, 검출 데이터를 획득하는 스캐너이고,
   상기 연산처리부(120)는,
   2차원 레이저 스캐너(116)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 3차원 스캐닝 데이터를 완성하고, 이에 운반물의 물리적 상태 데이터를 적용하여 벨트컨베이어의 벨트 표면에 제공되는 적재량을 계산하며,
   상기 벨트컨베이어(101)는, 연장 길이를 변경할 수 있는 분해조립 가능한 구조이고,
   상기 레이더센서부(110), 연산처리부(120) 및 제어부(130)는 벨트컨베이어(101)에 탈부착 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 벨트컨베이어(101)의 벨트는, 운반물의 적재하는 벨트의 상부면 폭, 벨트의 이송 속도를 가변할 수 있는 구조를 포함하고,
   상기 제어부(130)는, 벨트의 상부면 폭 및 벨트의 이송 속도를 변경함으로써, 운반물의 운송량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전후단의 기계설비 최적제어시스템(100)은,
   상기 레이더센서부(110)와 인접하여 장착되고, 운반물의 물리적 상태를 검출하여 검출된 데이터를 연산처리부(120)에 전송하는 물리적상태 검출센서;
   를 더 포함하고,
   상기 연산처리부(120)는, 물리적상태 검출센서를 통해 검출된 데이터를 바탕으로 운반물의 시간당 운반량을 계산하는 것을 특징으로 하는 전후단의 기계설비 최적제어시스템.
   
5. 삭제

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