KR102545063B1 - 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법 - Google Patents

두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법 Download PDF

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Abstract

두 개의 측정헤드를 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치는 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들; 상기 두 개의 측정헤드들이 상기 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치시키는 측정헤드 고정부; 상기 측정헤드 고정부를 회전시키는 회전 구조체; 및 상기 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 상기 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득하는 측위부 를 포함한다.

Description

두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법 {APPARATUS OF OBTAING LOCATION COORDINATE OF OBJECT USING TWO MEASUREMENT HEADS AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 측정 물체의 2차원 위치 좌표를 획득하는 기술에 관한 것으로, 특히 두 개의 측정 헤드를 통해 검출된 신호의 강도를 기반으로 측정 물체의 데카르트 좌표를 획득할 수 있는 두 개의 측정헤드를 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
전자기파나 음향을 이용하여 특정 물체의 2차원 또는 3차원 공간상의 위치를 확보하는 것은 기술의 개발에 있어서 매우 중요한 역할을 해왔으며, 응용의 범위가 매우 넓어 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어 1930년대에 개발된 레이더는 원래 군사용으로 개발되었지만 현재는 기상 관측에서부터 민간용 항공기의 통제 심지어는 지표면을 검색하는 레이더까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한, 현대 의료 기기 산업에서 사용되는 MRI, CT, PET, 초음파 등의 장비도 광의의 의미에서는 모두 전자기파의 반사 및 흡수를 이용하여 물체의 2차원 또는 3차원의 위치 정보를 찾는 기술을 기반으로 개발되어 왔다.
하지만, 이러한 기술들이 모두 위치 정보 또는 이를 응용한 이미징 확보 등의 동일한 기술을 적용하고 있지는 않다. 예를 들어, X- ray를 기반으로 하는 X-ray CT기술의 경우에는 이미지를 확보하기 위한 신호는 방사선이고, 신호를 이미지 또는 위치정보로 바꾸는 수학적 알고리즘은 스위스의 수학자 라돈이 개발한 라돈 변환을 기반으로 하고 있어 기본적으로는 2차원 토모그램을 기반으로 하는 3차원 영상을 만들어 낸다. 하지만, MRI의 경우는 X-ray와 같이 일정한 방향을 갖는 것이 아니라 다양한 방향에서 영상을 만들어 낼 수 있으므로, 사용하는 수학적 원리 또한 X-ray CT와는 매우 상이하다.
따라서, 확보하고자 하는 정보의 양이나 종류에 따라 장비의 특성이나 물체의 위치 및 이미지의 원리나 장비가 달라져야 하고, 좀더 효율적인 정보를 확보하기 위한 다양한 종류의 측정 장비, 신호 및 영상 처리 알고리즘이 개발되고 있다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 MRI, CT, PET등은 모두 개발된 이후에 의료뿐만 아니라 다양한 분야에서 폭 넓게 사용되고 있고, 현재는 개발 당시에는 상상도 하지 못할 수준에 상응하는 정밀도의 고해상도 영상을 확보 할 수 있다. 하지만, 필연적으로 이러한 장비의 개발은 장비, 운영 가격의 상승을 초래 하였고 좀더 간단하고 저렴하게 운영이 가능한 장비의 개발에 대한 요구는 계속 되어 왔다.
한국 공개 특허 제10-2009-0060143호, 2009년 6월 11일 공개(명칭: 자성 나노 입자와 주파수 혼합 자기 판독기를 이용한 생체물질의 정량적 검출방법)
본 발명의 목적은 측정 물체에 대한 2차원 좌표를 빠른 시간 안에 저비용으로 획득하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 측정헤드들의 움직임만으로 2차원 공간상의 물체의 위치를 파악하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 거리에 따른 신호 강도의 차이만으로 측정 물체의 위치를 확보할 수 있으므로 소형의 영상 장비부터 레이더와 같이 광역 정보가 필요한 장비까지 범용적으로 사용할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치는, 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들; 상기 두 개의 측정헤드들이 상기 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치시키는 측정헤드 고정부; 상기 측정헤드 고정부를 회전시키는 회전 구조체; 및 상기 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 상기 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득하는 측위부를 포함한다.
이 때, 측위부는 상기 회전으로 생성되는 원을 기반으로 상기 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하고, 상기 극좌표에 상응하는 반지름과 상기 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 상기 극좌표를 데카르트 좌표로 변환하여 상기 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 측위부는 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 상기 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 상기 원의 반지름을 빼서 상기 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다.
이 때, 측위부는 상기 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 강도, 상기 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 상기 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 산출할 수 있다.
이 때, 측위부는 상기 측정헤드들이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 상기 검출신호들에 상응하게 상기 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들은 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다.
이 때, 자기장은 상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다.
이 때, 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성되는 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법은, 측정헤드 고정부를 통해 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들이 상기 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 고정하는 단계; 상기 측정헤드 고정부를 회전시키는 단계; 및 상기 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 상기 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득하는 단계를 포함한다.
이 때, 위치 좌표를 획득하는 단계는 상기 회전으로 생성되는 원을 기반으로 상기 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하는 단계; 및 상기 극좌표에 상응하는 반지름과 상기 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 극좌표를 데카르트 좌표로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 반지름을 산출하는 단계는 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 상기 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 상기 원의 반지름에서 빼서 상기 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다.
이 때, 반지름을 산출하는 단계는 상기 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 강도, 상기 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 상기 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 산출할 수 있다.
이 때, 위치 좌표를 획득하는 단계는 상기 측정헤드들이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 상기 검출신호들에 상응하게 상기 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들은 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다.
이 때, 자기장은 상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다.
이 때, 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정 물체에 대한 2차원 좌표를 빠른 시간 안에 저비용으로 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 측정헤드들의 움직임만으로 2차원 공간상의 물체의 위치를 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 거리에 따른 신호 강도의 차이만으로 측정 물체의 위치를 확보할 수 있으므로 소형의 영상 장비부터 레이더와 같이 광역 정보가 필요한 장비까지 범용적으로 사용할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 좌표 획득 장치에서 회전 구조체와 측정헤드 고정부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 좌표 획득 과정을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법 중 검출신호들을 이용하여 위치 좌표를 획득하는 과정을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치는 두 개의 측정헤드들(110), 두 개의 측정헤드들을 고정하는 두 개의 측정헤드 고정부들(120), 회전 구조체(130) 및 측위부(140)를 포함한다.
이 때, 두 개의 측정헤드들(110)은 도 1과 같이 두 개의 측정헤드 고정부들(120)을 통해서 회전 구조체(130)에 고정될 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들(110)은 회전 구조체(130)에서 서로 마주보는 위치에 고정될 수 있다.
또한, 두 개의 측정헤드들(110)은 각각 신호 여기(excitation) 모듈과 신호 검출(detection) 모듈을 포함할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드 고정부들(120)을 통해서 신호 여기 모듈과 신호 검출 모듈이 두 개의 측정헤드들(110)이 위치하는 일직선과 평행을 이루도록 두 개의 측정헤드들(110)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이크로미터(micrometer) 등의 기구를 이용하여 두 개의 측정헤드들(110)의 위치를 정확하게 제어할 수도 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드 고정부들(120)이 부착된 회전 구조체(130)가 회전함으로써 두 개의 측정헤드들(110)은 측정 물체 이동 경로(150)를 사이에 두고 회전할 수 있다.
따라서, 측정이 수행될 때에는 측정 물체가 측정 물체 이동 경로(150)를 따라 이동하고 있는 도중에 두 개의 측정헤드들(110)이 계속 회전하면서 각각 신호를 발생시키고 검출할 수 있다. 즉, 신호의 여기(excitation)와 검출(detection)을 수행하는 모듈을 함께 위치시킴으로써 측정 물체의 위치 좌표를 측정하기 위한 장비를 단순화시킬 수 있다.
이 때, 측위부(140)는 두 개의 측정헤드들(110)에서 검출된 두 개의 검출신호들을 획득하고, 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 측정 물체의 위치 좌표를 획득할 수 있다.
예를 들어, 두 개의 측정헤드들(110)에서는 동일한 강도의 자기장을 생성하여 측정 물체로 신호를 여기할 수 있다. 이 때, 측정 물체가 두 개의 측정헤드들(110)의 중앙에 위치한다면, 두 개의 측정헤드들(110)로부터 여기되는 신호의 강도가 동일하겠지만, 그렇지 않을 경우에는 두 개의 측정헤드들(110)로부터 측정 물체에 여기되는 신호의 강도가 상이할 수 있다. 이 때, 측정 물체가 다시 방출하는 신호 또한 상이할 수 있기 때문에, 이러한 신호 강도의 차이를 측정하여 측정 물체의 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원을 기반으로 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하고, 극좌표에 상응하는 반지름과 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 극좌표를 데카르트 좌표로 변환하여 위치 좌표를 획득할 수 있다.
예를 들어, 극좌표에 상응하는 반지름이 r이고, 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 θ라고 가정한다면, 데카르트 좌표로 변환한 위치 좌표는 (x, y)는 (r*cos θ, r*sin θ)에 상응할 수 있다.
이 때, 측정 물체와 두 개의 측정헤드들(110) 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 측정 물체와 두 개의 측정헤드들(110) 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 원의 반지름을 빼서 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다.
예를 들어, 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 반지름이 7cm, 제1 거리가 10cm 그리고 제2 거리가 4cm에 각각 상응한다면, 극좌표에 상응하는 반지름은 10cm에서 원의 반지름에 상응하는 7cm를 뺀 3cm에 상응할 수 있다.
이 때, 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 강도, 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 제1 거리와 제2 거리를 산출할 수 있다.
예를 들어, 제1 측정헤드를 MH1, 제2 측정헤드를 MH2, 제1 거리를 r1, 제2 거리를 r2, 두 개의 측정헤드들(110)에서 여기하는 신호의 강도를 S, 비례상수를 k라고 가정한다면, 제1 검출신호 HMH1과 제2 검출신호 HMH2는 아래의 [수학식 1]과 같이 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016020701056-pat00001
이 때, 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 지름 2R은 r1 + r2에 상응할 수 있다. 따라서, [수학식 1]과 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 지름의 식을 이용하여 아래의 [수학식 2]와 같이 제1 거리를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016020701056-pat00002
또한, 제2 거리는 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 지름 2R에서 제1 거리를 빼서 산출할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들(110)이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 검출신호들에 상응하게 위치 좌표를 획득할 수 있다. 즉, 제1 측정헤드와 제2 측정헤드가 각각 원의 위와 아래에서 180도에 상응하게 회전함으로써, 실제로는 360도에 상응하게 회전한 것처럼 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 내부에 위치하는 측정 물체의 모든 부분에 대한 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들(110)은 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다.
이 때, 자기장은 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다. 즉, 혼합 신호를 하나의 여기 솔레노이드 코일에 인가함으로써 마치 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 이용하여 자기장을 발생시키는 효과를 가져올 수 있다.
이 때, 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하여 컴바이너(combiner)로 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성될 수 있다.
이 때, 컴바이너는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 전자적 수동 소자에 상응할 수 있다. 즉, 두 개의 신호를 더하여 혼합함으로써 두 개의 신호가 상호간에 영향을 주지 않으면서 혼합될 수 있다.
이 때, 컴바이너는 혼합 신호의 특성에 상응하는 RF(Radio Frequency) 컴바이너 및 가산 증폭기 중 어느 하나에 상응할 수 있다.
이 때, RF 컴바이너는 수동회로의 한 종류로 특정 신호의 전력을 균등 혹은 차등하게 분배하거나 합성하는 회로를 의미할 수 있다. 이 때, RF 컴바이너는 두 개의 주파수를 합성하여 그 차이에 해당하는 주파수 신호만 검출하는 믹서(mixer)와는 다르게, 두 개의 신호를 더하여 혼합할 수 있다.
이 때, 가산 증폭기는 복수 개의 신호를 더하거나 빼거나 또는 미적분할 수 있는 기존의 연산 증폭기의 기능에서 더하는 기능만을 수행하는 회로에 상응할 수 있다.
이 때, 본 발명에 따른 컴바이너로 RF 컴바이너와 가산 증폭기 중에서 어느 것을 사용할지는 본 발명을 구현하는 사용자 및 관리자에 의해 설정될 수 있다.
또한, 두 개의 측정헤드들(110)은 제1 증폭기와 제2 증폭기를 이용하여 고주파의 정현파 신호의 강도와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 증폭시켜 컴바이너로 입력하고, 제3 증폭기를 이용하여 컴바이너에서 혼합되어 출력된 신호의 강도를 증폭시켜 혼합 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 제1 증폭기와 제2 증폭기는 혼합 신호의 특성에 따라 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 조절하여 증폭시킬 수 있다. 이렇게 각각의 신호의 강도를 달리하여 증폭시킴으로써, 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 사용하는 경우에 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 조정을 통해 입력 신호의 특성을 제어하는 효과를 구현할 수 있다.
또한, 제3 증폭기는 전자적 수동 소자에 상응하는 컴바이너를 통해 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 발생하는 손실에 대응하여 신호의 강도를 조절할 수 있다. 즉, 컴바이너에서 손실되는 강도에 상응하게 컴바이너에서 출력되는 혼합 신호의 강도를 증폭시킬 수 있다.
이 때, 측정 물체가 방출하는 신호의 주파수 영역을 분석하여 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는 경우에, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 하모닉 피크(harmonic peak)는 특정 주파수에 해당하는 주파수 피크에 상응하는 것으로, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 검출될 수 있다. 이 때, 주파수 영역에서 검출되는 하모닉 피크를 기반으로 해당 파티클의 특성까지 파악할 수도 있다.
이 때, 주파수 영역에서 두 개의 주파수가 합쳐진 신호가 변형된 형태로 검출되는 경우에 하모닉 피크의 검출 여부를 확인할 수 있다. 즉, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 측정 물체가 방출하는 신호가 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않게 검출될 수 있다.
따라서, 이와 같이 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않고 변형된 형태의 신호가 검출되는 경우에는 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재할 것으로 예상하고 하모닉 피크의 검출을 수행할 수 있다.
이와 같은 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치를 이용함으로써 측정 물체에 대한 2차원 좌표를 빠른 시간 안에 저비용으로 획득할 수 있다.
또한, 측정헤드들의 움직임만으로 2차원 공간상의 물체의 위치를 파악할 수 있으며, 거리에 따른 신호 강도의 차이만으로 측정 물체의 위치를 확보할 수 있으므로 소형의 영상 장비부터 레이더와 같이 광역 정보가 필요한 장비까지 범용적으로 사용할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 좌표 획득 장치에서 회전 구조체와 측정헤드 고정부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 위치 좌표 획득 장치는 두 개의 측정헤드들의 위치를 제어할 수 있는 두 개의 측정헤드 고정부들(220)과 이를 회전시킬 수 있는 회전 구조체(210)를 포함할 수 있다.
도 2를 도 1에 도시된 위치 좌표 획득 장치를 연구용으로 구체화한 것으로, 두 개의 측정헤드 고정부들(220)에 각각 하나씩의 측정헤드를 장착하여 신호처리를 수행할 수 있다.
이 때, 도 2에 도시된 두 개의 측정헤드 고정부들(220)은 두 개의 측정헤드들에 포함된 신호 여기 모듈과 신호 검출 모듈이, 두 개의 측정헤드들이 위치하는 일직선과 평행을 이루는 상태가 되도록 두 개의 측정헤드들의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이크로미터 등의 기구를 이용하여 두 개의 측정헤드들의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.
이 때, 회전 구조체(130)는 도 2와 같은 형태에 상응하거나, 도 1과 같이 겐트리 구조에 상응하는 링 형태일 수도 있다. 즉, 두 개의 측정헤드 고정부들(220)에 고정되는 두 개의 측정헤드들에서의 신호 처리를 수행할 수 있는 구조라면, 도 1이나 도 2의 회전 구조체 중 어느 것을 사용하여도 무관하다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 좌표 획득 과정을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 두 개의 측정헤드(310, 311)들은 회전 반경(340)을 따라 회전하면서 측정 물체(350)에 신호를 여기(excitation)하거나 검출(detection)할 수 있다.
이 때, 측정헤드(310, 311)들은 각각 측정 물체(350)에 신호를 여기하는 신호 여기 모듈(320, 321)과 측정 물체(350)가 방출하는 신호를 검출하는 신호 검출 모듈(330, 331)를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 측정헤드(310, 311)에서 각각 신호의 여기와 검출을 수행할 수 있기 때문에 측정 물체의 위치 좌표를 획득하기 위한 장비를 단순화 시킬 수 있으며, 장비의 제작비용 또한 절감할 수 있다.
또한, 도 3과 같이 동작하는 위치 좌표 획득 장치를 이용하여 도 4에 도시된 오리지널 토모그램 이미지(Original Tonogram Image)에 대한 연산을 수행함으로써, 도 5와 같 rho(ρ)와 theta(θ)에 대한 그래프를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 이미지에서 X축(410)에 대한 연산을 수행한 결과는 도 5에서 theta가 0일 때의 값, 대략 0.008에 상응할 수 있다.
이 후, 도 4의 X축(410)을 반시계 방향으로 회전하고, 일정한 간격의 theta마다 rho를 계산하여 도 5와 같은 그래프를 생성할 수 있다. 즉, theta를 0부터 2π라디안에 상응하게 360도로 회전하면서 각 theta에 해당하는 rho값을 그래프에 표시할 수 있다.
이 때, 도 5에 도시된 그래프는 평면 위의 위치를 각도와 거리를 써서 나타내는 극좌표계에 대한 그래프에 상응할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 그래프를 도 7과 같은 직교 좌표계로 변경하여 측정 물체의 위치를 나타내는 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 도 5에 도시된 극좌표계는 도 6에 도시된 것과 같이 x값과 y값으로 변환하여 직교 좌표계로 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 점 P에 대한 x값은 삼각함수에 따라 rho*cos θ에 상응할 수 있으며, y값은 rho*sin θ에 상응할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 rho값들을 모두 (x, y)에 상응하는 좌표로 변경하여 표시함으로써 도 7과 같은 위치 좌표를 획득할 수 있다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 위치 좌표를 산출하기 위해서는 먼저 측정 물체에 대한 극좌표의 반지름 rho(ρ)를 산출해야 할 수 있다.
이를 위해 먼저 두 개의 측정헤드들과 측정 물체(800) 사이의 거리를 각각 산출할 필요가 있다.
이 때, 도 8 내지 도 9에 도시된 원은 측정헤드 고정부들, 즉 두 개의 측정헤드들이 회전하면서 생성되는 2차원 원에 상응할 수 있다. 이 때, 도 8 내지 도 9에 도시된 원의 중심점이 극좌표의 원점에 상응할 수 있다.
이 때, 도 8 내지 도 9에 도시된 MH1과 MH2는 각각 제1 측정헤드와 제2 측정헤드에 상응할 수 있다. 또한, 제1 측정헤드 MH1부터 측정 물체(800)까지의 제1 거리가 r1, 제2 측정헤드 MH2부터 측정 물체(800)까지의 제2 거리가 r2에 상응할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들 사이에서의 측정 물체의 위치는 두 개의 측정헤드들이 생성하는 일직선상에 포함되는 측정 물체의 범위 중 중간 지점으로 상응하는 점 P1으로 판단하고 계산할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들에서 여기하는 신호의 강도를 S, 제1 측정헤드와 제2 측정헤드에서 인가하는 신호의 종류에 따라 제1 측정헤드와 제2 측정헤드에 포함된 신호 검출 모듈에 도달하는 신호 강도의 차이를 나타내는 비례상수는 k라고 가정한다면, MH1과 MH2에서 각각 검출되는 신호의 강도는 [수학식 1]을 통해 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016020701056-pat00003
이 때, 도 8에 도시된 2차원 원의 지름 2R은 제1 거리에 상응하는 r1과 제2 거리에 상응하는 r2를 합한 것일 수 있다.
따라서, [수학식 1]과 원의 지름 2R을 이용하여 아래의 [수학식 2]와 같이 제1 거리 r1을 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016020701056-pat00004
이 때, 원의 지름 2R에서 제1 거리를 빼서 계산할 수 있다.
상기와 같이 제1 거리 r1과 제2 거리 r2를 산출한 뒤에 제1 거리와 제2 거리의 길이를 비교하고, 더 길이가 긴 제2 거리에서 원의 반지름 R을 빼서 반지름 rho(ρ)를 산출할 수 있다. 즉, ρ = r2 - R에 상응할 수 있다. 이 때, ρ에 상응하는 값은 0보다 크거나 같을 수 있다.
이 후, 극좌표의 반지름과 두 개의 측정헤드가 회전한 각도를 이용하여 측정 물체의 중간지점에 해당하는 점 P1의 극좌표의 거리(ρ)와 방향(θ)을 구할 수 있다.
이 후, 점 P1의 극좌표를 직교 좌표계에 해당하는 데카르트 좌표로 변환하여 본 발명에 따른 측정 물체의 위치 좌표를 회득할 수 있다.
이 때, 본 발명은 도 9와 같이 두 개의 측정헤드들을 시계반대방향으로 회전하면서 측정 물체의 위치 좌표를 획득할 수 있는데, 이 때, theta(θ)가 바뀌면 제1 거리 r1과 제2 거리 r2가 변경될 수 있기 때문에, MH1에서의 신호 강도와 MH2에서의 신호 강도도 변경될 수 있다. 따라서, rho(ρ)에 상응하는 값은 위치 좌표 획득 장치에서 theta(θ)를 변경했을 때 측정되는 MH1에서의 신호 강도와 MH2에서의 신호 강도에 따라 계산될 수 있다.
즉, 아래와 같은 함수 관계가 성립할 수 있다.
rho(ρ) = f(HMH1, HMH2)
HMH1, HMH2 = f(M, theta)
따라서, rho(ρ)를 계산하기 위해서 theta(θ)는 직접 변수로 사용되지는 않지만, theta(θ)에 의해 변경된 HMH1, HMH2 값들이 대신 rho(ρ)를 계산하는 공식에 포함될 수 있다. 이는 프로젝션 베이스 연산을 수행하는 라돈 트랜스폼에서도 일반적으로 사용하는 방식에 상응할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법은 측정헤드 고정부를 통해 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들이 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 고정한다(S1010).
이 때, 두 개의 측정헤드들은 회전 구조체에서 서로 마주보는 위치에 고정될 수 있다. 또한, 두 개의 측정헤드들은 각각 신호 여기(excitation) 모듈과 신호 검출(detection) 모듈을 포함할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드 고정부들을 통해서 신호 여기 모듈과 신호 검출 모듈이 두 개의 측정헤드들이 위치하는 일직선과 평행을 이루도록 두 개의 측정헤드들의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이크로미터(micrometer)등의 기구를 이용하여 두 개의 측정헤드들의 위치를 정확하게 제어할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법은 측정헤드 고정부를 회전시킨다(S1020).
이 때, 두 개의 측정헤드 고정부들이 부착된 회전 구조체가 회전함으로써 두 개의 측정헤드들은 측정 물체를 사이에 두고 회전할 수 있다.
따라서, 따라서, 측정이 수행될 때에는 측정 물체가 측정 물체 이동 경로를 따라 이동하고 있는 도중에 두 개의 측정헤드들이 계속 회전하면서 각각 신호를 발생시키고 검출할 수 있다. 즉, 신호의 여기(excitation)와 검출(detection)을 수행하는 모듈을 함께 위치시킴으로써 측정 물체의 위치 좌표를 측정하기 위한 장비를 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법은 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득한다(S1030).
예를 들어, 두 개의 측정헤드들에서는 동일한 강도의 자기장을 생성하여 측정 물체로 신호를 여기할 수 있다. 이 때, 측정 물체가 두 개의 측정헤드들의 중앙에 위치한다면, 두 개의 측정헤드들로부터 여기되는 신호의 강도가 동일하겠지만, 그렇지 않을 경우에는 두 개의 측정헤드들로부터 측정 물체에 여기되는 신호의 강도가 상이할 수 있다. 이 때, 측정 물체가 다시 방출하는 신호 또한 상이할 수 있기 때문에, 이러한 신호 강도의 차이를 측정하여 측정 물체의 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 회전으로 생성되는 원을 기반으로 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다. 즉, 회전으로 생성되는 원의 중심이 극좌표의 원점에 상응할 수 있다. 따라서, 원점으로부터 측정 물체까지의 거리가 극좌표의 반지름에 상응할 수 있다.
이 때, 측정 물체와 측정헤드들 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 측정 물체와 측정헤드들 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 원의 반지름을 빼서 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다.
예를 들어, 원의 반지름이 7cm, 제1 거리가 10cm 그리고 제2 거리가 4cm에 각각 상응한다면, 극좌표에 상응하는 반지름은 10cm에서 원의 반지름에 상응하는 7cm를 뺀 3cm에 상응할 수 있다.
이 때, 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 간도, 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 제1 거리와 제2 거리를 산출할 수 있다.
예를 들어, 제1 측정헤드를 MH1, 제2 측정헤드를 MH2, 제1 거리를 r1, 제2 거리를 r2, 두 개의 측정헤드들에서 여기하는 신호의 강도를 S, 비례상수를 k라고 가정한다면, 제1 검출신호 HMH1과 제2 검출신호 HMH2는 아래의 [수학식 1]과 같이 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016020701056-pat00005
이 때, 측정헤드 고정부들의 회전으로 생성되는 원의 지름 2R은 r1 + r2에 상응할 수 있다. 따라서, [수학식 1]과 측정헤드 고정부들(120)의 회전으로 생성되는 원의 지름의 식을 이용하여 아래의 [수학식 2]와 같이 제1 거리를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016020701056-pat00006
또한, 제2 거리는 측정헤드 고정부들의 회전으로 생성되는 원의 지름 2R에서 제1 거리를 빼서 산출할 수 있다.
이 때, 극좌표에 상응하는 반지름과 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 극좌표를 데카르트 좌표로 변환할 수 있다.
예를 들어, 극좌표에 상응하는 반지름이 r이고, 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 θ라고 가정한다면, 데카르트 좌표로 변환한 위치 좌표 (x, y)는 (r*cosθ, r*sinθ)에 상응할 수 있다.
이 때, 측정헤드들이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 검출신호들에 상응하게 위치 좌표를 획득할 수 있다. 즉, 제1 측정헤드와 제2 측정헤드가 각각 원의 위와 아래에서 180도에 상응하게 회전함으로써, 실제로는 360도에 상응하게 회전한 것처럼 측정헤드 고정부들의 회전으로 생성되는 원의 내부에 위치하는 측정 물체의 모든 부분에 대한 위치 좌표를 획득할 수 있다.
이 때, 두 개의 측정헤드들은 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다.
이 때, 자기장은 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다. 즉, 혼합 신호를 하나의 여기 솔레노이드 코일에 인가함으로써 마치 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 이용하여 자기장을 발생시키는 효과를 가져올 수 있다.
이 때, 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성될 수 있다.
이 때, 컴바이너는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 전자적 수동 소자에 상응할 수 있다. 즉, 두 개의 신호를 더하여 혼합함으로써 두 개의 신호가 상호간에 영향을 주지 않으면서 혼합될 수 있다.
이 때, 컴바이너는 혼합 신호의 특성에 상응하는 RF(Radio Frequency) 컴바이너 및 가산 증폭기 중 어느 하나에 상응할 수 있다.
이 때, RF 컴바이너는 수동회로의 한 종류로 특정 신호의 전력을 균등 혹은 차등하게 분배하거나 합성하는 회로를 의미할 수 있다. 이 때, RF 컴바이너는 두 개의 주파수를 합성하여 그 차이에 해당하는 주파수 신호만 검출하는 믹서(mixer)와는 다르게, 두 개의 신호를 더하여 혼합할 수 있다.
이 때, 가산 증폭기는 복수 개의 신호를 더하거나 빼거나 또는 미적분할 수 있는 기존의 연산 증폭기의 기능에서 더하는 기능만을 수행하는 회로에 상응할 수 있다.
이 때, 본 발명에 따른 컴바이너로 RF 컴바이너와 가산 증폭기 중에서 어느 것을 사용할지는 본 발명을 구현하는 사용자 및 관리자에 의해 설정될 수 있다.
또한, 두 개의 측정헤드들은 제1 증폭기와 제2 증폭기를 이용하여 고주파의 정현파 신호의 강도와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 증폭시켜 컴바이너로 입력하고, 제3 증폭기를 이용하여 컴바이너에서 혼합되어 출력된 신호의 강도를 증폭시켜 혼합 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 제1 증폭기와 제2 증폭기는 혼합 신호의 특성에 따라 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 조절하여 증폭시킬 수 있다. 이렇게 각각의 신호의 강도를 달리하여 증폭시킴으로써, 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 사용하는 경우에 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 조정을 통해 입력 신호의 특성을 제어하는 효과를 구현할 수 있다.
또한, 제3 증폭기는 전자적 수동 소자에 상응하는 컴바이너를 통해 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 발생하는 손실에 대응하여 신호의 강도를 조절할 수 있다. 즉, 컴바이너에서 손실되는 강도에 상응하게 컴바이너에서 출력되는 혼합 신호의 강도를 증폭시킬 수 있다.
이 때, 측정 물체가 방출하는 신호의 주파수 영역을 분석하여 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는 경우에, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 하모닉 피크(harmonic peak)는 특정 주파수에 해당하는 주파수 피크에 상응하는 것으로, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 검출될 수 있다. 이 때, 주파수 영역에서 검출되는 하모닉 피크를 기반으로 해당 파티클의 특성까지 파악할 수도 있다.
이 때, 주파수 영역에서 두 개의 주파수가 합쳐진 신호가 변형된 형태로 검출되는 경우에 하모닉 피크의 검출 여부를 확인할 수 있다. 즉, 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 측정 물체가 방출하는 신호가 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않게 검출될 수 있다.
따라서, 이와 같이 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않고 변형된 형태의 신호가 검출되는 경우에는 측정 물체에 비선형 마그네틱 파티클이 존재할 것으로 예상하고 하모닉 피크의 검출을 수행할 수 있다.
이와 같은 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법을 통해 측정 물체에 대한 2차원 좌표를 빠른 시간 안에 저비용으로 획득할 수 있다.
또한, 측정헤드들의 움직임만으로 2차원 공간상의 물체의 위치를 파악할 수 있으며, 거리에 따른 신호 강도의 차이만으로 측정 물체의 위치를 확보할 수 있으므로 소형의 영상 장비부터 레이더와 같이 광역 정보가 필요한 장비까지 범용적으로 사용할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법 중 검출신호들을 이용하여 위치 좌표를 획득하는 과정을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법 중 검출신호들을 이용하여 위치 좌표를 획득하는 과정은 먼저 제1 측정헤드에서 검출된 제1 검출신호의 강도 및 제2 측정헤드에서 검출된 제2 검출신호의 강도를 각각 측정할 수 있다(S1110).
이 때, 제1 측정헤드와 제2 측정헤드는 동일한 강도의 자기장을 생성하여 측정 물체로 신호를 여기할 수 있다. 이 때, 측정 물체가 제1 측정헤드와 제2 측정헤드의 정중앙에 위치한다면 두 개의 측정헤드들로부터 여기되는 신호의 강도가 동일하겠지만, 그렇지 않을 경우에는 두 개의 측정헤드들로부터 측정 물체에 여기되는 신호의 강도가 달라질 수 있다. 이 때, 측정 물체가 다시 방출하는 신호 또한 여기되는 신호의 강도에 따라 달리질 수 있기 때문에, 각각의 측정헤드에서 검출되는 검출신호의 강도를 각각 측정할 수 있다.
이 후, 제1 검출신호의 강도를 기반으로 제1 거리를 측정하고 제2 검출신호의 강도를 기반으로 제2 거리를 측정할 수 있다(S1120).
즉, 제1 검출신호의 강도와 제2 검출신호의 강도를 비교하여 그에 반비례하는 비율로 제1 거리와 제2 거리를 측정할 수 있다.
이 후, 제1 거리와 제2 거리 중 더 긴 거리에서 측정헤드들의 회전으로 생성되는 원의 반지름을 빼서 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출할 수 있다(S1130).
이 때, 극좌표의 반지름은 극좌표의 원점으로부터 측정 물체까지의 거리에 상응할 수 있다.
이 후, 극좌표의 반지름과 측정헤드들이 회전한 각도를 기반으로 극좌표를 데카르트 좌표로 변환할 수 있다(S1140).
예를 들어, 극좌표에 상응하는 반지름이 r이고, 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 θ라고 가정한다면, 데카르트 좌표로 변환한 위치 좌표는 (x, y)는 (r*cos θ, r*sin θ)에 상응할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 두 개의 측정헤드를 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치 및 이를 이용한 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
110: 두 개의 측정헤드들 120, 220: 두 개의 측정헤드 고정부들
130, 210: 회전 구조체 140: 측위부
150: 측정 물체 이동 경로 310, 311: 측정 헤드
320, 321: 신호 여기 모듈 330, 331: 신호 검출 모듈
340: 회전 반경 350, 800: 측정 물체
410: X축

Claims (16)

  1. 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들;
    상기 두 개의 측정헤드들이 상기 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치시키는 측정헤드 고정부;
    상기 측정헤드 고정부를 회전시키는 회전 구조체; 및
    상기 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 상기 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득하는 측위부
    를 포함하고,
    상기 두 개의 측정헤드들은
    비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 혼합한 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함하고,
    상기 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성되되, 상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 통해 각각 증폭되어 상기 컴바이너로 입력되고,
    상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도는 상기 혼합 신호의 특성을 고려하여 각각 조절되는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측위부는
    상기 회전으로 생성되는 원을 기반으로 상기 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하고, 상기 극좌표에 상응하는 반지름과 상기 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 상기 극좌표를 데카르트 좌표로 변환하여 상기 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측위부는
    상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 상기 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 상기 원의 반지름을 빼서 상기 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 측위부는
    상기 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 강도, 상기 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 상기 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 측위부는
    상기 측정헤드들이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 상기 검출신호들에 상응하게 상기 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기장은
    상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 장치.
  8. 삭제
  9. 측정헤드 고정부를 통해 각각 측정 물체에 상응하는 신호를 검출(detection)하는 두 개의 측정헤드들이 상기 측정 물체를 사이에 두고 서로 마주보도록 고정하는 단계;
    상기 측정헤드 고정부를 회전시키는 단계; 및
    상기 측정헤드들이 검출한 두 개의 검출신호들의 강도를 기반으로 상기 측정 물체에 상응하는 위치 좌표를 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 두 개의 측정헤드들은
    비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합한 혼합 신호를 기반으로 상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 혼합한 자기장을 발생시키는 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일을 포함하고,
    상기 혼합 신호는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 생성되되, 상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 통해 각각 증폭되어 상기 컴바이너로 입력되고,
    상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도는 상기 혼합 신호의 특성을 고려하여 각각 조절되는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 위치 좌표를 획득하는 단계는
    상기 회전으로 생성되는 원을 기반으로 상기 측정 물체의 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하는 단계; 및
    상기 극좌표에 상응하는 반지름과 상기 측정헤드 고정부가 회전한 각도를 기반으로 극좌표를 데카르트 좌표로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 반지름을 산출하는 단계는
    상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제1 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제1 거리와 상기 측정 물체와 상기 측정헤드들 중 제2 측정헤드 사이의 길이에 상응하는 제2 거리를 각각 산출하고, 상기 제1 거리 및 제2 거리 중 길이가 더 긴 거리에서 상기 원의 반지름에서 빼서 상기 극좌표에 상응하는 반지름을 산출하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 반지름을 산출하는 단계는
    상기 제1 측정헤드에서 검출한 제1 검출신호의 강도, 상기 제2 측정헤드에서 검출한 제2 검출신호의 강도 및 상기 신호의 종류에 따른 비례상수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 위치 좌표를 획득하는 단계는
    상기 측정헤드들이 시계반대방향으로 180도에 상응하게 회전하면서 검출한 상기 검출신호들에 상응하게 상기 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 자기장은
    상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응하는 것을 특징으로 하는 두 개의 측정헤드들을 이용한 측정 물체의 위치 좌표 획득 방법.
  16. 삭제
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