KR102423223B1 - 카메라 유닛 및 이를 포함하는 용접 정보 제공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 유닛 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 카메라 유닛은 상기 용접 작업에 의해 발생되는 용접광을 차광하는 흑화 필터를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공한다.

Description

카메라 유닛 및 이를 포함하는 용접 정보 제공 장치{Camera unit and welding information providing apparatus comprising the same}
본 발명의 실시예는 카메라 유닛 및 이를 포함하는 용접 정보 제공 장치에 관한 것이다.
용접 공정시 발생하는 빛과 고열 등으로부터 작업자를 보호하기 위해 보호구를 착용한다. 보호구를 착용한 상태에서 작업자는 보호구를 통해서 용접이 진행되는 것만 확인할 수 있을 뿐이므로, 용접 장치에 설정된 조건들과 같은 용접을 위한 다양한 정보들을 확인하기 위해서는 보호구를 탈거하여 육안으로 확인해야 하는 번거로움이 있다.
작업자의 숙련도가 높지 않은 경우, 특히, 자동 용접면 및 수동 용접면 착용 시 용접 광에 인접한 부분만 작업자가 볼 수 있고, 용접 주변 환경 등 구체적인 용접 상황을 인지하기 어렵다. 이에 따라, 작업자에게 용접 주변 환경까지 작업자가 시각적으로 확인할 수 있는 고화질 영상을 제공하고, 작업자에게 용접 상태 정보에 대하여 구체적인 정보를 제공할 필요가 있다.
더욱이 용접 작업 시에는 용접광 스팟의 조도/휘도가 매우 높아, 용접광 스팟으로부터 작업자의 눈을 보호하고 용접 작업이 원활하게 이뤄지도록 흑화 필터를 사용하는 데, 이 경우, 용접광 스팟 이외의 다른 영역은 전혀 보이지 않게 되어 용접 작업이 매우 어렵게 될 뿐 아니라, 용접의 정확도가 오히려 저하될 수 있다.
위와 같은 문제는 용접 작업뿐 아니라, 레이저 광과 같은 고휘도/고조도의 광을 이용한 피부 시술 및/또는 진료 시에도 의료진에게 동일한 문제를 줄 수 있고, 다른 고휘도/고조도 광을 이용한 작업에서도 동일하게 문제가 된다.
KR 10-2011-0017484 A
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 작업자에게 용접 스팟 뿐 아니라, 용접 주변 환경을 보여줘 작업자의 용접 정확도를 향상시키도록 할 수 있는 카메라 유닛 및 이를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 유닛 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 카메라 유닛은 상기 용접 작업에 의해 발생되는 용접광을 차광하는 흑화 필터를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흑화 필터는 피사체로부터 광을 수신하는 렌즈의 전방에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용접광의 유무 및 세기를 검출하는 광센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 광센서로부터 검출된 용접광의 유무 또는 상기 용접광의 세기에 따라 상기 흑화 필터의 흑화농도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카메라 유닛은 상기 흑화 필터의 전방에 배치되는 중성 농도 필터(neutral density filter)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성 농도 필터는 상기 프로세서에 의해 중성 농도가 제어되는 디지털 필터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체, 상기 렌즈 조립체를 통과한 광을 인식하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서와 결합된 인쇄회로기판을 포함하는 기판 조립체, 상기 광이 이동하는 경로 상에 배치되며, 상기 광을 차광하는 흑화 필터를 포함하는 필터부 및 상기 흑화 필터의 흑화농도를 제어하는 프로세서를 포함하는, 카메라 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광의 유무 및 세기를 검출하는 광센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 광센서로부터 검출된 상기 광의 유무 또는 광의 세기에 따라 흑화 필터의 흑화농도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 피사체로부터 광을 수신하는 상기 렌즈 조립체의 전방에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 상기 렌즈 조립체와 상기 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 상기 흑화 필터의 전방에 배치되는 중성 농도 필터(neutral density filter)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성 농도 필터는 상기 프로세서에 의해 중성 농도가 제어되는 디지털 필터일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 카메라 앞에 용접광을 차단할 수 있는 필터부를 배치시킴으로써, 별도로 촬영되는 영상을 가공하지 않고도 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 획득할 수 있다.
또한, 용접 정보 제공 장치는 흑화 필터와 중성 농도 필터를 구비하여, 용접광의 유무 또는 세기에 따라 흑화 농도 또는 중성 농도를 제어함으로써, 차단되는 정도를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성 요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 용접 정보 제공 장치의 내부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 카메라 유닛의 구성만을 발췌하여 도시한 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 카메라 유닛(110)을 나타낸 도면이다.
도 7은 프로세서가 필터들을 제어하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.
명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 서로 통신망으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 1대1로 매칭되어 동작될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 1대 n의 관계가 가능하다. 즉, 1대의 용접 정보 제공 장치(100)에 n대의 용접 토치들(200)이 연결되어 구현될 수 있고, n대의 용접 정보 제공 장치(100)에 1대의 용접 토치들(200)이 연결되어 구현될 수 있다. 뿐만 아니라 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 별도의 서버(미도시)와 통신하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
용접 정보 제공 장치(100)는 용접 상황에 대한 정보를 작업자에게 제공할 수 있다. 구체적으로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 장착된 적어도 하나의 카메라를 이용하여 획득한 용접 이미지를 획득하고, 이를 기초로 합성 영상을 생성하여 작업자에게 디스플레이할 수 있다. 이때 용접 정보 제공 장치(100)는 HDR(High Dynamic Range) 기술을 이용하여 합성 영상을 생성할 수 있고, 고화질의 합성 영상을 작업자에게 디스플레이하여 제공할 수 있다. 이때, 작업자는 고화질 합성 영상을 통해 용접 비드의 형태 및 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경에 대한 정보를 시각적으로 확인 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 고화질 용접 영상을 합성하여 제공하기 위해, 2개 이상의 카메라를 통해 영상을 획득하고, 각각의 영상을 적어도 하나의 표시부를 통해 디스플레이할 수 있다. 이때, 용접 정보 제공 장치(100)는 각각의 카메라의 셔터스피드, ISO 감도, Gain 값을 다르게 하여 반복적으로 촬영하여 영상을 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 획득한 합성 영상에 대한 대조비 처리를 통해 화질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 RGB를 이용하여 선호하는 색상(예를 들어, 그린, 블루)으로 용접 정보를 표시하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 돋보기 도수 보정 기능(예를 들어, 화면 확대 및 축소)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 별도의 열화상 카메라를 이용하여 온도 합성 영상을 제공할 수 있다. 이때, 용접 정보 제공 장치(100)는 색상으로 용접 온도를 표시할 수 있다. 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 상술한 모든 기능에 대하여 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성으로 제공하는 기능을 지원할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 토치(200)는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다. 용접 토치(200)는 토치의 상태를 모니터링할 수 있고, 용접 상황에 따라 토치 작업의 설정 값을 변경할 수 있다.
본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와 연결된 통신망을 통해 용접 토치(200)로부터 작업 설정 및 작업 상태에 대한 정보를 수신할 수 있고, 수신한 용접 정보를 기초로 작업자에게 작업 정보를 시각적 피드백을 통해 제공할 수 있다.
예를 들어, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 온도 값에 대한 센싱 정보를 수신하면, 불빛, 진동, 메시지 등의 다양한 방식으로, 온도 값과 대응되는 알림을 출력 할 수 있다. 이때, 알림은 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 또는 디스플레이에 제공되는 시각적인 피드백일 수 있고, 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다.
한편, 온도 값에 대한 센싱 정보는 기 설정된 온도 범위를 초과하는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 온도 값에 대한 센싱 정보는 용접면의 온도 값과 대응되는 수치, 등급, 레벨 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 토치 및 용접면의 온도 값이 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 작업자에게 작업을 중지할 것을 가이딩할 수 있다. 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 용접의 경우, 품질의 저하의 위험이 있으며, 이에 작업자가 토치의 온도 값을 조절할 수 있도록 가이딩 할 수 있다.
용접 토치(200)의 전류 또는 전압 상태가 비정상적인 것으로 감지되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 경고를 위한 시각적 피드백을 제공할 수 있다.
이때, 시각적 피드백은 작업 현장을 디스플레이하고 있는 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 일부 영역에 위험함을 나타내는 아이콘을 제공하는 것일 수 있다. 또 다른 예로, 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부 화면 전체를 특정 색상(예를 들면, 레드)에 대한 채도를 증가 및 감소를 반복함으로써, 시각적 피드백을 통한 작업 중지 가이딩을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서(예로, 제2 센서) 외에도, 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서(예로, 제1 센서)를 통해서 용접 정보를 센싱할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업과 관련한 광 정도, 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다.
마찬가지로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서(예로, 제1 센서)를 통해서 감지한 용접 정보에 기초하여 용접 정보에 대응하는 가이딩을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 작업 중지에 대한 가이딩이 제공된 이후, 기설정된 사용자의 움직임 또는 기설정된 사용자의 음성 등을 센싱하여 용접 토치의 동작을 변경할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와의 통신이 원활하지 못한 상태에서는 자체적으로 구비된 이미지 센싱을 통해 토치 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다. 일예로, 용접 정보 제공 장치(100)는 열화상 카메라를 통해 획득한 이미지 데이터를 기초로 토치 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다.
상술한 예시는 용접 토치(200)로부터 수신한 정보가 용접 온도 정보인 경우만을 기술한 것일 뿐, 용접 정보 제공 장치(100)는 다양한 용접 정보에 대한 다양한 가이딩을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성 요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160), 카메라 유닛(110), 통신부(120), 표시부(130), 프로세서(150) 및 센서부(140)를 포함할 수 있다.
카메라 유닛(110)은 적어도 하나의 카메라 장치를 포함할 수 있는 데, 용접 작업 현장에 대한 이미지를 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛(110)은 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부(130)에 인접하게 위치하는 카메라일 수 있다. 일 예로, 카메라 유닛(110) 중 제1 카메라 및 제2 카메라는 각각 용접 정보 제공 장치(100)의 전면부의 일 영역에 대칭되어 장착될 수 있다. 다른 실시예로서, 카메라 유닛(110)은 탈착가능하게 형성되어, 필요에 따라 그 위치를 바꿔 장착할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 전술한 바와 같이, 표시부(130)에 인접하게 위치하도록 장착될 수 있으나, 필요에 따라 본체(160)의 측부로 위치를 변경하여 장착될 수도 있다. 또는, 카메라 유닛(110)은 본체(160)의 상부, 즉 사용자의 머리 위로 장착될 수도 있다. 카메라 유닛(110)은 프로세서(150)로부터 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 응답하여 셔터 스피트, ISO 감도, GAIN 등의 설정을 변경하여 용접 작업 현장을 촬영할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함할 수 있는 데, 각각 상이한 촬영 설정을 통해 용접 작업 현장을 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛(110)은 열 화상 카메라를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 열 화상 카메라를 통해 획득한 열화상 영상을 용접 현장에 대한 영상에 합성하여 온도 영상을 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)에 전기적으로 연결된 조명부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 조명부(미도시)는 용접 정보 제공 장치(100)의 외측에 위치하며, 적어도 용접 작업 영역을 향하여 광을 조사하도록 구성된다. 조명부(미도시)는 복수의 LED 모듈을 포함할 수 있으며, 조명부(미도시)를 통해 조사되는 광의 출력 정도는 프로세서(150)의 제어에 의해 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 조명부(미도시)는 프로세서(150)의 제어에 따라 카메라 유닛(110)의 동작과 연동하여 동작할 수 있다.
통신부(120)는 용접 토치(200)로부터 용접 정보를 수신하고, 용접 토치(200)를 제어하기 위한 명령을 송신하기 위한 구성이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부(120)는 합성 영상을 용접 토치(200) 외의 외부 장치로 전송할 수 있다. 이때, 외부 장치는 작업자/제3자의 스마트폰, 컴퓨터 등 통신 모듈을 포함하는 다양한 장치를 포함할 수 있다.
통신부(120)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 장치와 통신을 수행하는 구성일 수 있다. 통신부(120)는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선통신 칩은 IEEE, Zigbee, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미한다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미한다.
표시부(130)는 작업자에게 고화질 합성 영상을 제공하기 위한 구성이다. 구체적으로 표시부(130)는 카메라(110)를 통해 획득한 영상을 합성한 합성 영상을 작업자에게 표시하는 디스플레이(131, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시부(130)의 후면부, 즉 사용자를 향한 부분은 사용자에게 고화질 영상을 표시하기 위한 디스플레이(131, 도 4 참조) 및 디스플레이(132)를 시청하기 위한 주 렌즈 부재(135, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
표시부(130)에 포함된 디스플레이는 작업자가 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경(예를 들면, 기 작업한 용접 비드의 형태 등)에 대하여도 시각적으로 확인할 수 있도록 고화질 합성 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(130)는 작업자에게 용접 진행 상태에 대한 시각적 피드백(예를 들면, 용접 진행 방향)을 가이딩할 수 있다.
표시부(130)에 포함된 디스플레이(131)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LED(Light-Emitting Diode), LcoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이는 불투명한 재질의 패널로 구현되고, 작업자는 유해광에 직접 노출되지 않을 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 디스플레이는 투명 디스플레이로 구비될 수 있다.
센서부(140)는 용접 현장에 대한 다양한 정보를 감지하고, 용접 정보를 획득하기 위해 구성된 복수의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함할 수 있다. 더욱이 상기 센서부(140)는 적어도 용접 작업 영역 내에서 광 정도를 검출하도록 구성된 광 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(140)는 조도 센서(illuminance sensor)를 포함할 수 있고, 이때, 센서부(140)는 용접 현장의 용접광 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 센서부(140)는 조도 센서(illuminance sensor) 외에도 근접 센서 (proximity sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor, 비디오 센서(Video Sensor), 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.
프로세서(150)는 카메라 유닛(110)을 통해 수신한 용접 영상 프레임을 합성하여 고화질 합성 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(150)는 카메라 유닛(110)이 프레임 별 촬영 조건을 상이하게 설정하고, 시간 순서로 획득한 프레임을 병렬적으로 합성하여 합성 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 카메라 유닛(110)의 셔터 스피드, ISO 감도 및 GAIN 등을 변경하여 촬영하도록 카메라 유닛(110)을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(150)는 센싱된 용접 현장의 용접광, 주변광, 용접 토치(200)의 움직임 정도 등 조건에 따라 촬영 조건을 상이하게 설정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 용접 현장의 용접광 및/또는 주변광이 높을수록 ISO 감도 및 GAIN를 감소하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다. 또한, 용접 토치(200)의 움직임 및/또는 작업 속도가 빠른 것으로 감지되면 셔터 스피드를 증가하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다.
프로세서(150)는 기설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기설정된 프레임 내의 각각의 영상은 서로 상이한 촬영 조건으로 촬영된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(150)는 카메라 유닛(110)이 두 개 이상인 경우, 각각의 카메라의 촬영 설정 조건을 상이하게 설정하여 촬영하도록 제어할 수 있다. 이 경우에도, 프로세서(150)는 기 설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다.
프로세서(150)는 메모리(미도시)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 용접 정보 제공 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스를 포함할 수 있다. 여기서, 롬은 시스템 부팅을 위한 명령어 세트가 저장되는 구성이고, CPU는 롬에 저장된 명령어에 따라 용접 정보 제공 장치(100)의 메모리에 저장된 운영체제를 램에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, CPU는 메모리에 저장된 각종 애플리케이션을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. 이상에서는 프로세서(150)가 하나의 CPU만을 포함하는 것으로 설명하였지만, 구현 시에는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC 등)으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 프로세서(150)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), 및/또는 TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
한편 도시하지 않았지만, 용접 토치(200)는 통신부, 센서부 및 제2 프로세서를 포함할 수 있다.
통신부는 용접 정보 제공 장치(100)와 데이터를 송수신한다. 통신부는 근거리 무선 통신(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), Wifi, Wifi-Direct) 또는 원거리 무선 통신(3G, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access) 또는 LTE(Long Term Evolution))이 가능한 모듈을 포함할 수 있다.
센서부 또는 제2 센서는 용접 토치에 포함되어 용접 온도, 용접 속도, 용접 기울기, 용접 방향 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등 용접 상황을 센싱하기 위한 구성이다.
센서부는 용접 토치(200)를 파지한 사용자의 자세 변화, 용접면의 조도 변화, 용접 토치(200)의 가속도 변화 등과 같은 다양한 변화들 중 적어도 하나를 검출하고, 그에 해당하는 전기적 신호를 제2 프로세서로 전달할 수 있다. 즉, 센서부는 용접 토치를 기반으로 이루어지는 상태 변화를 감지하고, 그에 따른 감지 신호를 생성하여 제2 프로세서로 전달할 수 있다.
본 개시에서 센서부는 다양한 센서들로 이루어질 수 있으며, 용접 토치(200) 구동 시(또는 사용자 설정 기반) 제어에 따라 기 설정된 적어도 하나의 센서에 전원이 공급되어 용접 토치(200)의 상태 변화를 감지할 수 있다.
이 경우, 센서부는 용접 토치(200)의 상태 변화를 검출할 수 있는 모든 형태의 센싱 디바이스 (sensing device)들 중 적어도 하나의 디바이스를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서부는 가속도 센서(Acceleration Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 조도 센서(illuminance sensor), 근접 센서 (proximity sensor), 압력 센서(pressure sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor), 비디오 센서(Video Sensor), 중력 센서 등과 같은 다양한 센싱 디바이스들 중 적어도 하나의 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 감지된 용접 작업 영역 내의 광 정도는 통신부를 통해 프로세서(150)로 전달될 수 있고, 프로세서(150)는 용접 정보 제공 장치(100)의 센서부(140)를 통하지 않고, 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 전달된 광 정도를 바탕으로 조명부(미도시) 및/또는 카메라(110)를 제어할 수 있다.
한편, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 측정할 수 있으므로, 용접 토치(200)의 움직임을 측정할 수 있다.
중력 센서는 중력이 향하는 방향을 감지하기 위한 구성요소이다. 즉, 중력 센서의 감지결과는 가속도 센서와 함께 용접 토치(200)의 움직임을 판단하는데 사용될 수 있다. 또한, 중력센서를 통해 용접 토치(200)가 파지된 방향이 판단될 수 있다.
상술한 종류의 센서 외에도, 용접 토치(200)는 자이로스코프 센서, 지자기센서, 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 용접 정보 제공 장치(100)의 내부를 설명하기 위한 단면도이다. 도 5는 도 4의 카메라 유닛(110)의 구성만을 발췌하여 도시한 도면이며, 도 6은 다른 실시예에 따른 카메라 유닛(110)을 나타낸 도면이다. 도 7은 프로세서가 필터들을 제어하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160), 본체(160)의 정면에 설치된 표시부(130), 본체의 외측에 장착되는 카메라 유닛(110) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 또한, 용접 정보 제공 장치(100)는 적어도 하나의 센서부(140, 도 2 참조) 및 본체(160)의 배면에 배치되어 용접 정보 제공 장치(100)를 작업자의 두부(頭部)에 고정하는 고정부(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 유닛(110)은 하나 이상으로 구현될 수 있다. 카메라 유닛(110)이 하나 인 경우, 본체(160)의 중앙 상단에 장착될 수 있다. 다른 실시예로서, 카메라 유닛(110)이 2개인 경우, 카메라 유닛(110)은 표시부(130)의 전면부의 일 영역에 대칭적으로 장착될 수 있다. 이때, 표시부(130)의 전면부는 용접 작업이 진행되는 방향에 대응하는 외부의 영역(도 3에서와 같이 도시된 영역)일 수 있다. 반대로, 표시부(130)의 후면부는 작업자의 안면부 방향에 대응하는 내부의 영역일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 카메라 유닛(110)은 용접 작업이 진행되는 방향에 대응하는 본체(160)의 외부 영역에 배치될 수도 있다. 또한, 카메라 유닛(110)은 필요에 따라 위치를 변경하여 탈부착 가능한 형태로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 근거리에서 디스플레이(132)에서 제공되는 용접 영상을 사용자의 양안으로 전달하기 위한 주 렌즈 부재(135)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 사용자의 시야 영역을 확보하기 위해, 용접 영상을 사용자로부터 일정 거리 이격된 디스플레이(132)를 통해 제공하게 된다. 이를 통해, 사용자는 양안 각각에 대응하는 디스플레이를 통해 용접 영상을 제공받는 대신, 하나의 디스플레이로부터 용접 영상을 제공받을 수 있어, 용접 정보 제공 장치(100) 내의 밀폐된 공간에서도 넓은 시야를 확보할 수 있게 된다. 다만, 이 경우, 용접 정보 제공 장치(100)는 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상을 보다 선명하게 사용자에게 제공하기 위해서, 주 렌즈 부재(135)를 포함할 수 있다.
본 발명의 디스플레이(131)는 하나로 이루어지는 경우, 표시부(130)의 중심(O1)을 지나가는 가상의 중심선(Ax1)은 사용자의 양안 사이에 위치할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 사용자의 양안으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수의 디스플레이(131)가 배치될 수 있음은 물론이다.
주 렌즈 부재(135)는 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 용접 영상의 크기를 조절하여 사용자의 양안(E, 兩眼)으로 안내하도록 볼록면을 구비할 수 있다. 주 렌즈 부재(135)는 볼록면을 포함하여 제공되는 용접 영상을 확대하는 볼록렌즈일 수 있다.
주 렌즈 부재(135)는 유리 재질, 플라스틱 재질 등으로 이루어질 수 있으며, 플라스틱 재질인 경우 (메트)아크릴 수지를 비롯한 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 알릴 수지, 디에틸렌글리콜비스알릴카보네이트 수지 (CR-39) 등의 알릴카보네이트 수지, 비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 이소시아네이트 화합물과 디에틸렌글리콜 등의 하이드록시 화합물의 반응에 의해 얻어진 우레탄 수지, 이소시아네이트 화합물과 폴리티올 화합물을 반응시킨 티오우레탄 수지, 분자 내에 1 개 이상의 디술파이드 결합을 갖는 (티오)에폭시 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 경화시켜 얻어지는 투명 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 주 렌즈 부재(135)는 특정 파장 대역의 빛을 차단하는 필터가 코팅될 수도 있다. 예를 들면, 주 렌즈 부재(135)는 청광 차단용 필터가 코팅된 렌즈일 수 있다.
주 렌즈 부재(135)는 초기 위치를 기준으로 전후로 이동이 가능할 수 있다. 전술한 바와 같이, 주 렌즈 부재(135)는 사용자의 시력을 고려하여 도수가 결정되지만, 사용자마다 시력이 다르기 때문에 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)와 사용자와의 거리를 조절함으로써, 최상의 화질을 갖는 용접 영상을 제공할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)와 디스플레이(132) 사이의 거리를 조절하는 거리 조절 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
주 렌즈 부재(135)와 마찬가지로, 표시부(130)는 별도의 거리조절부재를 구비하여 주 렌즈 부재(135)와의 거리를 조절하거나, 디스플레이(131)와 사용자의 눈까지의 거리를 조절할 수 있다. 예를 들면, 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부(130)를 일측에 고정시키는 경통 지지대를 더 포함할 수 있다. 거리조절부재는 사용자에 의한 수동 거리 조절 또는 자동 거리 조절에 의해 상기한 경통 지지대를 전후 이동시킬 수 있다. 이를 통해 표시부(130)는 본체(160)의 전면부 내측으로 함입되거나, 전면부 외측으로 돌출될 수 있다.
적어도 하나의 센서(140, 또는 제1 센서)는 표시부(130)의 전면부 일 영역에 장착될 수 있다. 다른 실시예로서, 센서부(140)는 본체(160)에 포함된 것일 수 있다. 이때, 센서부(140)는 용접 상황을 감지할 수 있도록 본체(160)의 정면 방향에 장착될 수 있다.
작업자의 얼굴을 보호하는 본체(160)는 소정의 강도를 갖는 소재, 예컨대 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 용접시 발생할 수 있는 스파크와 같은 요소에 저항성이 있는 소재라면 다양하게 사용할 수 있다.
고정부(미도시)는 작업자의 두부에 직접 접촉하는 구성으로서, 고정부(미도시)의 일측면, 즉 작업자의 두부와 직접 접촉하는 내측면의 적어도 일부는 섬유재나 쿠션재와 같은 부드러운 소재를 포함할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 카메라 유닛(110)을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛(110)은 카메라 모듈(112), 필터부(113) 및 하우징(111)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(112)은 카메라 하우징(1121), 렌즈 조립체(1122) 및 기판 조립체(1123)을 구비할 수 있다.
카메라 하우징(1121)은 렌즈 조립체(1122)와 기판 조립체(1123)으로 이루어지는 카메라 모듈을 고정시키는 기능을 수행한다. 카메라 하우징(1121)은 렌즈 조립체(1122)에 대응되는 영역에 관통홀이 형성되어 카메라 모듈로 용접광이 진입할 수 있게 한다.
렌즈 조립체(1122)는 엑츄에이터와 그 내부에 수용된 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 엑츄에이터는 자동 초점용 엑츄에이터 및/또는 떨림 보정용 엑츄에이터를 포함할 수 있는데, 자동 초점용 엑츄에이터와 떨림 보정용 엑츄에이터가 일체로 구비된 것일 수 있다.
기판 조립체(1123)는 도전 배선 패턴이 형성된 PCB 기판 상에 이미지 센서(IS, 도 6 참조)가 결합된 구조가 될 수 있다.
필터부(113)는 용접 작업에 의해 발생되는 용접광을 차광하는 기능을 수행할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 필터부(113)을 이용하여 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 촬영할 수 있다. 필터부(113)는 카메라의 전방에 배치되며, 구체적으로 피사체로부터 광을 수신하는 렌즈의 전방에 위치하는 구조가 될 수 있다.
일 실시예로서, 필터부(113)는 흑화 필터(1133)를 포함할 수 있다. 흑화 필터(1133)는 작업자의 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다. 즉, 흑화 필터(1133)는 센서부(140), 예를 들어 광센서를 통해 감지한 용접광 정보를 기초로 흑화하여 흑화 필터(1133)의 차광도를 증가시킬 수 있다. 이때, 흑화 필터(1133)는 예컨대, 액정의 정렬 방향에 따라 흑화농도가 조절될 수 있는 액정보호패널(LCD panel)을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않으며, VA(Vertical Align) 방식 LCD, TN(Twist Nematic)방식 LCD, IPS(In Plane Switching) 방식 LCD 등 다양한 패널로 구현될 수 있다.
흑화 필터(1133)의 흑화농도는 용접광의 유무 또는 용접광의 세기에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절되는 경우 센서부(140)가 이용할 수 있다. 센서부(140)의 광센서는 용접광의 유무 또는 용접광의 세기를 감지하여 용접광 정보를 획득하고, 용접광 정보에 표함된 용접광의 세기에 대한 정보를 소정의 전기적 신호로 변환할 수 있다. 센서부(140)는 변환된 전기적 신호를 프로세서(150)에 전달하고, 프로세서(150)는 용접광의 세기에 기초하여 흑화농도를 제어할 수 있다.
즉, 흑화 필터(1133)는 용접 작업 현장의 용접면에서 발생하는 빛의 세기 등에 대응되도록 패널의 차광도를 실시간으로 변경할 수 있고, 카메라 유닛(110)은 전면부에 설치된 흑화 필터(1133)에 의해 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 촬영할 수 있다.
다른 실시예로서, 필터부(113)는 중성 농도 필터(Neutral Density Filter, 1132)를 더 포함할 수 있다. 중성 농도 필터(1132)는 작업자의 용접 발생시 발생되는 용접 광의 광량을 감소시켜 카메라 모듈(112)로 전달할 수 있다. 중성 농도 필터(1132)는 사전에 설정된 중성 농도에 따라 용접광의 광량을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 중성 농도가 50%인 중성 농도 필터(1132)가 적용되는 경우, 중성 농도가 15%인 중성 농도 필터(1132)가 적용되는 경우보다 용접광의 광량을 더 감소시킬 수 있다.
필터부(113)는 중성 농도 필터(1132)가 교체가능한 구조로 이루어질 수 있다. 작업자는 필요에 따라 중성 농도가 다른 중성 농도 필터(1132)를 교체하여 사용할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 중성 농도 필터(1132)는 프로세서(150)에 의해 중성 농도(Neutral Density)가 제어되는 디지털 필터일 수 있다. 흑화 필터(1133)와 마찬가지로, 디지털 필터인 중성 농도 필터(1132)는 센서부(140), 예를 들어 광센서를 통해 감지한 용접광 정보를 기초로 중성 농도를 증가시켜 중성 농도 필터(1132)의 차광도를 증가시킬 수 있다.
이때, 중성 농도 필터(1132)는 카메라 모듈(112)의 전방에 위치하되, 흑화 필터(1133)보다 카메라 모듈(112)로부터 멀리 배치될 수 있다. 흑화 필터(1133)는 중성 농도 필터(1132)보다 용접광의 차단도가 크므로, 카메라 유닛(110)은 용접광의 세기에 따라 먼저 중성 농도 필터(1132)를 이용하여 광을 차단한 후, 용접광의 세기가 큰 경우, 흑화 필터(1133)를 이용하여 광을 차단하거나, 흑화 필터(1133)와 중성 농도 필터(1132) 모두를 이용하여 광을 차단할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 필터부(113)는 밴드패스 필터(Band path Filter)를 더 포함할 수 있다. 중성 농도 필터(1132) 또는 흑화 필터(1133)는 광의 파장과 상관없이 용접광의 광량을 감소시키는 기능을 수행하지만, 밴드패스 필터의 경우 특정 파장 대역의 광을 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 필터부(113)는 밴드패스 필터(미도시)를 더 포함함으로써, 용접작업에서 발생되는 자외선 또는 적외선을 차단시킬 수 있다. 밴드패스 필터(미도시)는 적외선과 자외선을 차단하는 것으로, 작업자의 안면에서 가장 이격되게 배치될 수 있다. 밴드필터 패스(미도시)는 다른 필터들과 마주보는 일면에 유전체 다층막이 형성될 수 있다.
작업자의 용접 작업 시 발생되는 불꽃으로부터 용접광이 입자되면, 이 광 중 적외선과 자외선은 밴드패스 필터의 유전체 다층막에 의해서 반사되어 차단되며, 가시광선 만이 밴드패스 필터를 통과하여 카메라 모듈(112) 측으로 조사될 수 있다.
필터부(113)는 용접광을 마주보는 최전방에 용접 작업 중 발생되는 불꽃이 튀는 등의 사고에 대비하기 위한 보호글라스(1131)가 배치될 수 있다. 보호글라스(1131)의 전면부에는 친수성 코팅 물질 등으로 김서림 또는 습기 등을 방지할 수 있는 코팅층이 형성될 수 있다. 이로 인하여 필터부(113)는 필터부(113)에 오염물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 보호글라스(1131)의 전면에 형성되는 코팅층은 용접 작업 주위의 유기 물질의 흡착을 방지하기 위하여 자정 능력이 있는 이산화티타늄(TiO2)와 같은 친수성 광촉매 물질로 형성될 수 있다.
한편, 필터부(113)는 흑화 필터(1133)와 작업자의 안면 사이에 배치되는 글라스부(1134)를 더 포함할 수 있다. 글라스부(1134)는 흑화 필터(1133)에 직간접적으로 결합되어 흑화 필터(1133)가 외부 이물질로부터 손상되는 것을 방지할 수 있다. 글라스부(1134)는 투명 재질로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 도 6을 참조하면, 필터부(113)는 카메라 모듈(112)과 결합되는 구조로 이루어질 수 있다. 필터부(113)는 카메라 모듈(112), 보다 구체적으로 렌즈 조립체(1122) 내부에 광이 이동하는 경로 상에 배치될 수 있다. 필터부(113)는 렌즈 조립체(1122)가 광을 수신하는 전방에 배치될 수도 있으며, 또는 렌즈 조립체(1122)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치되어 광을 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 필터부(113)는 별도의 하우징으로 외관을 형성하되, 카메라 모듈(112)과 결합가능한 형태로 형성될 수 있다. 필터부(113)는 카메라 모듈(112) 전방에 결합되거나, 카메라 모듈(112)의 렌즈 조립체(1122)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치되어 결합될 수 있다. 또한, 다른 실시형태로서, 필터부(113)는 카메라 모듈(112)의 렌즈 조립체와 일체형으로 형성될 수도 있다. 필터부(113)의 흑화 필터(1133) 및 가변형 중성 농도 필터(1132)는 렌즈(L)의 광축 상에 배치되어 하나의 하우징으로 결합될 수 있다. 이 경우, 필터부(113)는 렌즈(L)의 모양과 유사한 원형으로 형성될 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며, 필터부(113)가 렌즈(L)와 다른 형태, 예를 들면, 사각형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 렌즈 조립체(1122)는 원형의 렌즈(L)와 사각형상의 필터부(113) 모두 수용가능한 하우징의 내부 구조를 가질 수 있다.
이 경우, 전술한 바와 마찬가지로, 필터부(113)는 흑화 필터(1133)를 포함할 수 있으며, 디지털 중성 농도 필터인 가변형 중성 농도 필터(1132)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만 필터부(113)는 밴드패스 필터를 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 프로세서(150)에서 필터부(113)를 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 센서부(140)에 의해 용접광의 정보를 획득할 수 있다. 이때, 센서부(140)는 광센서를 포함하여, 용접광의 유무 또는 세기를 감지할 수 있다. 센서부(140)는 용접광의 유무 또는 세기를 전기적 신호로 변환하여 프로세서(150)로 전달할 수 있다.
프로세서(150)는 센서부(140)로부터 전기적 신호가 수신되면, 제어신호를 생성하여 필터부(113)로 전달할 수 있다. 이때, 카메라 유닛(110)의 필터부(113)는 제어가능한 흑화 필터(1133) 및 중성 농도 필터(1132)를 포함할 수 있다. 프로세서(150)는 센서부(140)를 통해 용접광이 감지되고, 사전에 설정된 제1 세기보다 클 경우, 제1 제어신호(S1)와 제2 제어신호(S2)를 생성하여 흑화 필터(1133)와 중성 농도 필터(1132) 모두 동작하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 감지된 용접광의 세기에 따라 흑화 필터(1133)의 흑화 농도와 중성 농도 필터(1132) 모두 조절할 수 있다.
프로세서(150)는 센서부(140)를 통해 용접광이 감지되고, 사전에 설정된 제1 세기보다 작고 제2 세기보다 큰 경우, 제2 제어신호(S2)를 생성하여 중성 농도 필터(1132)만을 제어하거나, 제1 제어 신호(S1)를 생성하여 흑화 필터(1133)만을 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(150)는 센서부(140)를 통해 용접광이 감지되지 않거나, 사전에 설정된 제2 세기보다 작은 경우에는 별도로 중성 농도 필터(1132) 또는 흑화 필터(1133)를 제어하지 않고, 용접광을 그대로 카메라 모듈(112)로 전달시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 카메라 앞에 용접광을 차단할 수 있는 필터부를 배치시킴으로써, 별도로 촬영되는 영상을 가공하지 않고도 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 획득할 수 있다. 또한, 용접 정보 제공 장치는 흑화 필터와 중성 농도 필터를 구비하여, 용접광의 유무 또는 세기에 따라 흑화 농도 또는 중성 농도를 제어함으로써, 차단되는 정도를 효과적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상을 사용자의 양안으로 제공하는 주 렌즈 부재를 통해, 사용자에 편안한 시야를 제공할 뿐만 아니라, 고개 돌림 등의 움직임에도 안정적으로 용접 영상을 제공하는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 주 렌즈 부재를 전후 이동시키거나 각도를 조절하는 것에 의해, 개개인의 시력과 조절력에 대응하여 최상의 용접 영상을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 용접 시스템
100: 용접 정보 제공 장치
110: 카메라 유닛
120: 통신부
130: 표시부
140: 센서부
150: 프로세서
160: 본체
200: 용접 토치

Claims (11)

  1. 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체;
    상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부;
    상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 유닛;
    상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서; 및
    용접광의 유무 및 세기를 검출하는 광센서;를 포함하고,
    상기 카메라 유닛은 상기 용접 작업에 의해 발생되는 용접광을 차광하는 흑화 필터 및 상기 흑화 필터의 전방에 배치되는 중성 농도 필터(neutral density filter)를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 광센서로부터 검출된 용접광의 유무 또는 상기 용접광의 세기에 따라 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 생성하고, 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 이용하여 각각 상기 흑화 필터의 흑화 농도 및 상기 중성 농도 필터의 중성 농도를 제어하는, 용접 정보 제공 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 흑화 필터는 피사체로부터 광을 수신하는 렌즈의 전방에 배치되는, 용접 정보 제공 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체;
    상기 렌즈 조립체를 통과한 광을 인식하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서와 결합된 인쇄회로기판을 포함하는 기판 조립체;
    상기 광이 이동하는 경로 상에 배치되며, 상기 광을 차광하는 흑화 필터 및 상기 흑화 필터의 전방에 배치되는 중성 농도 필터(neutral density filter)를 포함하는 필터부; 및
    상기 흑화 필터의 흑화농도 및 상기 중성 농도 필터의 중성 농도를 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는 광센서를 통해 용접광을 감지하고, 상기 광센서로부터 검출된 용접광의 유무 또는 상기 용접광의 세기에 따라 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 생성하고, 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 이용하여 각각 상기 흑화 필터의 흑화 농도 및 상기 중성 농도 필터의 중성 농도를 제어하는, 카메라 유닛.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 필터부는 피사체로부터 광을 수신하는 상기 렌즈 조립체의 전방에 배치되는, 카메라 유닛.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 렌즈 조립체와 상기 이미지 센서 사이에 배치되는, 카메라 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
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