KR20010009349A - 화상 인식에 의한 태양 추적방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화상 인식에 의한 태양 추적방법 및 장치에 관한 것으로서, 화상 인식 기술을 도입하여, 카메라에 포착되는 태양의 형상을 추적하여 카메라 및 집열판이 태양을 정확하게 바라보도록 제어하여, 별도의 인위적인 조작이 없이도 태양광을 직광 채열할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 태양 에너지를 수집하는 집열판과, 상기 집열판을 좌우로 회전시키기 위하여 감속수단을 통해 기계적으로 결합시킨 모터와, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 구비하고, 상기 집열판의 소정 위치에 상기 모터 구동수단에 의해 방향 제어가 가능한 카메라를 설치하여, 상기 카메라를 통해 화상신호를 입력받고, 그 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산한다. 그리고 상기 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여, 해당 변위만큼 상기 카메라와 집열판의 방향 전환하도록 상기 모터 구동수단을 제어한다.
Description
본 발명은 화상 인식 기술을 이용하여 태양 에너지의 직광 채열이 가능하게 하는 태양 추적방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양의 영상을 카메라를 통해 촬영하여 태양의 움직임을 추적하고, 추적된 태양의 움직임을 따라 상기 카메라와 집열판을 자동으로 이동시킴으로써, 태양의 움직임을 자동으로 추적하면서 태양 에너지의 직광 채열이 가능하게 하여 집열판의 일조량을 증가시킬 수 있는 영상 인식에 의한 태양 추적방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양 에너지를 수집하기 위해 만들어진 집열판은 태양 빛을 가장 많이 받는 장소에 고정 설치되는 고정식 집열판과 태양의 위치에 따라 방향을 바꿀 수 있도록 설치되는 방향 전환식 집열판으로 나눌 수 있다.
상기 고정식 집열판의 경우는 대부분이 태양 빛을 가장 많이 받는 장소에 고정시키므로서, 항상 지정된 방향에서 태양 빛을 받도록 설치되어 있어, 지정된 양의 태양 에너지를 취할 수 있다.
그러나 이러한 고정식 집열판은 하루 중에서 태양광을 직각으로 받는 시간이 극히 짧아서 채열양이 작을 뿐만 아니라, 일조량이 부족한 지역에서는 하루 4-5시간의 태양열 이용에 그쳤기 때문에 난방용으로는 사용하지 못하고, 주로 온수용으로만 사용될 수 있었으며, 주택의 입지조건이나 방향 및 지붕의 구조에 따라 별도의 설계가 필요하게 되어 그 시설비가 많이 들게 되는 등의 문제점이 있다.
또한, 상기 방향 전환식 집열판은 마이크로 프로세서를 이용한 기 설정된 프로그램에 의해 해가 뜨는 시각부터 해가 지는 시각까지 일정한 속도로 모터를 제어하거나, 또는 광센서에 의해 모터를 제어하거나, 또는 상기 두가지 방식을 혼합하여 모터를 제어하여, 집열판의 방향을 바꾸는 등의 여러 가지 방식이 있었다.
그러나, 상기 프로그램에 의해 모터를 제어하는 경우는 지정된 시간동안 모터를 구동시키기 때문에 태양광을 채열하기 부적합한 날씨(눈이나 비오는 날씨)에도 모터가 구동되어 전력을 낭비하게 되는 문제점이 있으며, 상기 광센서를 이용하여 모터를 제어하는 경우는 태양이 구름에 가려져 태양에너지 채열 효율이 낮은 상태에서도 모터가 구동되므로, 집열 효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
또한 상기의 집열판 들은 집열판의 각도 및 회동조절을 그때 그때 번거롭게 인위적으로 조절하거나, 혹은 일정한 속도로 모터를 구동시켜 상기 모터에 의해 집열판의 방향을 전환시킴으로써 태양의 방향을 어느 정도 따라가게 할 수는 있었으나, 정확한 직광 채열의 어려움 등의 여러 가지 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 화상 인식 기술을 도입하여, 카메라에 포착되는 태양의 형상을 추적하여 카메라 및 집열판이 태양을 향하게 하고, 별도의 인위적인 조작이 없이도 태양의 이동에 맞는 속도로 카메라 및 집열판을 이동시켜, 태양광을 직광 채열할 수 있도록 한 화상 인식에 의한 태양 추적방법 및 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명 방법의 실시예에서는, 태양 에너지를 수집하는 집열판에 감속수단을 통해 모터를 기계적으로 결합시키고, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 이용하여, 태양의 위치에 맞게 상기 집열판의 방향을 제어하는 방법에 있어서, 상기 집열판의 소정위치에 상기 모터 구동수단에 의해 방향 제어가 가능한 카메라를 설치하여 화상신호를 입력받고, 상기 카메라의 촬상영역에 포착되는 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하는 과정; 상기 계산된 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여 그 변위를 카메라의 좌표값으로 변환하는 과정; 상기 변환된 카메라의 좌표값을 기준으로 상기 카메라와 집열판의 방향 전환을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적방법을 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명 장치의 실시예에서는, 태양 에너지를 수집하는 집열판과, 상기 집열판을 좌우로 회전시키기 위하여 감속수단을 통해 기계적으로 결합시킨 모터와, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 포함하여, 태양의 위치에 맞게 상기 집열판의 방향을 제어하는 장치에 있어서, 상기 집열판의 소정 위치에 상기 모터 구동수단에 의해 방향 제어가 가능한 카메라를 설치하여, 상기 카메라를 통해 화상신호를 입력받는 화상 입력수단; 상기 입력된 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하고, 상기 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여, 해당 변위만큼 상기 카메라와 집열판의 방향 전환하도록 상기 모터 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상인식에 의한 태양 추적장치를 제공한다.
도 1은 화상 인식에 의하여 태양을 추적하는 본 발명 장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내 보인 블록도
도 2a는 차광필터를 부착하지 않은 렌즈를 통해 본 태양의 형상도
도 2b는 차광필터를 부착한 렌즈를 통해 본 태양의 형상도
도 3a는 집열판 설치각도를 설명하기 위한 참고도
도 3b는 정오를 기준으로 상오와 하오에 태양빛을 직각으로 받을 수 있는 집열판 설치각도를 설명하기 위한 참고도
도 4는 화상 인식에 의한 태양 추적방법의 일 실시예를 도시한 신호처리 흐름도
도 5는 상기 도 4의 카메라 및 집열판 방향 전환명령에 의해 실행되는 카메라 및 집열판 제어과정에 대한 신호처리 흐름도
도 6은 상기 카메라 및 집열판 제어과정에서 실행되는 서브루틴에 대한 신호처리 흐름도
도 7은 카메라 창(화면)에 비친 태양을 영상으로 감지한 상태와, 카메라 및 집열판을 상기 태양의 위치에 따라 이동시켜 태양이 카메라 및 집열판의 중앙부근에 위치하도록 제어된 상태를 도시한 참고도
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 호스트 컴퓨터 21 : 주처리유닛
22 : 타이머 수단 23 : 프로그램 저장수단(롬)
24 : 데이터 통신수단 25 : 데이터 저장수단
26 : 모터 구동부 27 : 모터
28 : 감속수단 29: 화상 입력수단
30 : 집열판
이하에서, 본 발명의 화상 인식에 의한 태양 추적방법 및 장치에 대한 각 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여, 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 화상 인식에 의하여 태양을 추적하여 태양의 위치에 맞게 집열판의 방향을 제어하는 본 발명 장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내 보인 블록도이다.
도면에서와 같이 본 발명의 장치는 태양 에너지를 수집하는 집열판(30)과, 감속수단(28)을 통해 상기 집열판에 기계적으로 결합시켜 상기 집열판을 좌우로 회전시키는 모터(27)와, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단(26)을 포함하고, 상기 집열판과 동일한 방향에서 태양을 바라볼 수 있도록 상기 집열판의 소정 위치에 카메라를 설치하여, 상기 카메라의 렌즈에 포착되는 영상을 전기적인 신호로 변환하여 화상 신호로 입력받을 수 있게 하는 화상 입력수단(29)을 포함하며, 상기 입력된 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하고, 상기 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여, 해당 변위만큼 상기 카메라와 집열판의 방향 전환하도록 상기 모터 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함한다. 상기 제어수단은 상기 모터를 구동하기 위한 인터럽트를 미리 정해진 시간마다 일정한 주기로 발생시키는 타이머수단(22)과, 상기 타이머수단에서 발생되는 매 인터럽트마다 모터 회전스텝수를 카운트하면서 모터 회전방향과 기설정된 회전속도에 따라 상기 모터를 제어하는 일련의 모터 구동 프로그램을 저장하는 프로그램 저장수단(ROM; 23)과, 외부에서 주어지는 특정명령에 의해 현재 카메라의 화면 중심위치와 카메라에 포착되는 태양의 이동좌표를 이용하여 카메라 및 집열판이 이동해야 할 회전방향과 이동량을 산출하고, 상기 타이머수단의 인터럽트에 의해 상기 롬에 저장되어 있는 모터 구동 프로그램을 실행시키는 주처리유닛(MPU; 21)과, 상기 주처리유닛이 모터를 구동시킬때에 필요로 하는 데이터들을 저장하거나, 또는 상기 주처리유닛이 상기 모터 구동 프로그램을 실행시킨 결과들 중에서, 카메라(또는 모터)의 현재 위치에 관련된 데이터들을 저장하는 데이터 저장수단(25)(예를 들면 SRAM이나 NVRAM)과, 상기 주처리유닛이 외부와 통신할 수 있는 데이터 송수신포트 및 경로를 지원하는 데이터 통신수단(24)(예를 들면, UART 또는 RS-232)을 포함하여 구성한다.
이때, 상기 화상 입력수단에는 도 2a와 같은 태양 빛의 발산을 차단하기 위하여, 상기 카메라의 렌즈에 차광필터를 부착함으로써, 도 2b와 같은 원형의 태양 형상만이 상기 카메라를 통해 들어오도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 집열판에는 또 다른 감속수단을 통해 기계적으로 결합시켜 상기 카메라 및 집열판을 상하로 회전시키는 수직 모터 및 그 구동수단(도면에는 도시되지 않음)을 더 구비할 수 있다. 또한 상기 집열판은, 도 3a와 같이 태양 빛을 직각으로 받을 수 있도록 지면으로부터 일정한 경사각을 두어 설치하며, 또한 이러한 경사각은 도 3b와 같이 해당 지역의 태양의 조사각에 따라 달라질 수 있으며, 정오에 태양 빛을 직각으로 받는 경사각을 기준으로 상오와 하오에 모두 태양빛을 직각으로 받을 수 있도록 그 각도를 25도 내지 35도의 범위 내에서 조절하는 조절수단(도면에는 도시되지 않음)을 더 구비할 수 있다.
상기 주처리유닛은 이미 기술된 바와 같이 독립적으로도 동작이 가능하다. 그 뿐만 아니라 상기 데이터 통신수단(24)을 통해 외부의 호스트 컴퓨터(10)와의 연결이 가능하여, 이러한 호스트 컴퓨터에서 하달되는 명령에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 이때 상기 주처리 유닛은 외부에서 하달되는 직접 방향전환명령을 수행하기 위하여, 상기 모터와 감속수단에 의해 결정되는 카메라의 미세회전각도를 기준으로 미리 설정된 모터의 회전범위와, 상기 카메라의 미세회전각도에 일치하는 스텝 수로 가상 분할된 상태의 화면을 기억하고, 모터 구동시, 상기 세분화된 화면 상의 스텝 수를 카운트하여, 상기 화면에서 감지된 태양의 이동좌표가 바로 카메라의 회전방향 좌표로 인식될 수 있도록 설정함이 바람직하다. 그리고 상기 호스트 컴퓨터(10)는 화면상의 이동좌표(태양 형상) 수신여부를 판단하여, 화면의 중앙좌표와 이동좌표간의 변위를 계산하고, 그 계산된 변위만큼 카메라를 이동시킬 수 있도록 상기 주처리유닛으로 카메라 및 집열판 이동명령을 지시하는 방향전환 판단유닛(도면에는 도시되지 않음)을 포함하여야 한다.
도 4는 상기 도 1의 제어수단(또는 호스트 컴퓨터의 방향전환 판단유닛)에서 실행되는 본 발명 방법의 일 실시예를 도시한 신호처리 흐름도로서, 상기 집열판의 소정위치에 설치된 카메라의 화상신호를 입력받고, 상기 카메라의 촬상영역에 포착되는 화상신호로부터 태양의 형상을 검출되면, 태양이 검출된 위치로 카메라 및 집열판 방향 전환명령을 지시하는 흐름을 예로 들어 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 카메라를 통해 입력되는 태양의 이동좌표가 수신하여 카메라 화면 상에서 태양 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하는 과정(S41)과, 상기 계산된 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여 그 변위를 카메라의 좌표값으로 변환하는 과정(S42, S43)와, 상기 카메라의 좌표값으로 변환된 변위를 현재 카메라의 위치좌표에 대입시켜, 카메라 위치좌표가 카메라의 이동범위 내에 있는지를 판단하여 벗어난 좌표만큼 상기 카메라의 위치좌표를 수정하는 과정(S44-S46)와, 상기 수정된 카메라의 좌표값을 기준으로 상기 카메라와 집열판의 방향 전환을 제어하는 과정(S47)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 5는 상기 도 4의 카메라 및 집열판 방향전환명령에 의해 실행되는 카메라 및 집열판 제어과정에 대한 신호처리흐름도로서, 상기 도 1의 주처리유닛에서의 실행되는 동작을 예를 들어 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 주변 기기 및 자신이 사용하는 변수들을 초기화시키는 단계(S51)와, 외부 명령을 수신 대기하여 명령의 종류를 판별하는 단계(S52-S54)와, 상기 판별된 명령의 종류가 카메라 및 집열판 방향 전환명령이면, 모터의 회전 스텝수(Pcnt)를 체크하여 현재 모터 구동여부를 판단하고, 상기 판단 결과 모터가 회전되고 있는 상태가 아니면 카메라의 현재 방향좌표와 전환 방향좌표(태양의 이동좌표)로 카메라 좌우 회전방향과 좌우 이동량을 산출하여 모터의 회전 스텝수(Pcnt)를 설정함으로써, 일정한 주기의 타이머 인터럽트에 의해 상기 모터를 구동시켜, 기설정된 회전속도 및 상기 계산된 회전방향과 이동량을 기준으로 카메라 및 집열판을 이동시키는 서브루틴(S61-S68)을 구동시키는 단계(S55-S56)와, 상기 판별된 명령의 종류가 모터속도 조절 명령이면 새로 입력된 값을 모터 회전속도(Prate)로 설정하고, 모터 지연을 위해 사용되는 변수(Pidle)에 새로 설정된 모터 회전속도(Prate)를 복제하는 단계(S57, S58)를 포함하여 구성한다.
도 6은 상기 카메라 및 집열판 제어과정에서 실행되는 서브루틴에 대한 신호처리 흐름을 예를 들어 도시한 것으로서, 타이머 인터럽트에 의해 동작이 개시되어 모터구동펄스의 한 주기(Pcycle; Pstate와 Pidle를 합한 시간)마다 모터의 회전스텝수(Pcnt)와 다음 모터구동펄스까지의 지연시간을 결정하는 회전속도 복제값(Pidle)을 체크하여 모터의 회전속도를 조절하면서 모터 구동여부를 결정하는 단계(S61-S63)와, 상기 모터구동펄스의 각 상태에 따라 구분되는 상태 카운트값(Pstate)과 모터의 회전방향(Pdir)을 참고로 일련의 모터구동펄스를 출력하여 모터를 전진 또는 후진 구동시키는 단계(S64, S65, S68)와, 상기 모터구동펄스의 상태 카운트값(Pstate)을 체크하여 1개의 모터구동 사이클(Pcycle)이 끝난 시점을 검출하고 그 시점에서 상태 카운트값(Pstate)과 회전속도 복제값(Pidle)을 초기화 및 모터의 회전스텝수(Pcnt)를 갱신 및 현재 모터의 위치(Plast)를 저장하는 단계(S66-S67)를 포함한다.
여기서, 상기의 도 5 및 도 6의 신호 처리 흐름은 상기 데이터 통신수단을 통해 주처리 유닛과 호스트 컴퓨터를 연결한 상태에서, 상기 호스트 컴퓨터에서 하달되는 방향 전환명령을 상기 주처리유닛이 수신하여, 상기 모터 및 구동수단을 통해 카메라 및 집열판을 좌우로 제어하는 장치에서의 실현과정을 도시한 일 실시예에 불과한 것이며, 상기 집열판에 수직 모터 및 그 구동수단이 더 결합된 경우에도 수직 회전방향과 수직 이동량 산출 및 수직 모터를 제어하는 동작이 동일하게 이루어질 수 있음은 물론이다.
이때, 상기 수평모터 및 수직모터는 각각 독립적으로 제어할 수 있으며, 따라서 상기 수평모터 구동단계 및 수직모터 구동단계를 순차적으로, 또는 순서를 바꾸어서 수행할 수 있음은 물론이다.
도 7은 카메라 창에 비친 태양의 위치를 영상으로 감지한 상태와 카메라 및 집열판을 상기 태양의 이동좌표에 따라 이동시켜 태양이 카메라 및 집열판의 중앙부근에 위치하도록 제어된 상태를 도시하고 있다.
이상에서 기술한 바와 같은 본 발명의 동작 및 그에 따른 작용 효과를 도면상의 실시예를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 호스트 컴퓨터(10)에서는 도 4의 흐름도에서와 같이, 데이터 통신수단(24)을 통한 주처리 유닛(21)과의 시리얼 통신에 의해, 상기 집열판(30)의 소정위치에 상기 모터 구동수단(26)에 의해 방향 제어가 가능하도록 설치된 카메라로부터 화상신호를 입력받는다. 이때 상기 카메라의 렌즈에는 차광필터가 부착되어 있으므로, 도 2a와 같이 발산하는 태양 빛은 차단되고, 화상 입력수단(29)을 통해 입력되는 화상신호는 도 2b와 같은 모양으로 원형의 태양 형상만이 입력된다.
따라서 호스트 컴퓨터는 상기 카메라의 촬상영역에 포착되는 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하고, 상기 계산된 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산(S42)하여 그 변위를 카메라의 좌표값으로 변환(S43)한 후, 상기 카메라의 좌표값으로 변환된 변위를 현재 카메라의 위치좌표에 대입(S44)시켜, 카메라 위치좌표가 카메라의 이동범위 내에 있는지를 판단(S45)한다. 이때 카메라 위치좌표가 카메라 이동범위를 벗어나 있으면, 벗어난 좌표만큼 상기 카메라의 위치좌표를 수정(S46)하고, 그 수정된 좌표값을 기준으로 상기 카메라와 집열판의 방향 전환을 제어하는 명령을 상기 주처리유닛으로 전달(S47)한다.
주처리유닛(21)에서는 도 5의 흐름도에서와 같이, 주변기기 및 주요 변수들을 초기화(S51)시킨 상태에서 데이터 통신수단(RS-232 또는 UART)에 의한 시리얼 통신을 통해 외부의 호스트 컴퓨터(10)로부터 지시되는 여러 가지 복잡한 명령어를 분석(S52)하여, 방향 전환명령인지 또는 모터속도 조절명령인지를 판단(S53, S54)한다. 상기 판단 결과, 모터속도 조절 명령인 경우에는 새로 입력된 값으로 모터 회전속도를 설정(S57) 및 복제(S58)하고, 상기 판단 결과, 카메라 및 집열판 방향 전환 명령인 경우에는 현재의 모터 구동상황을 나타내는 남은 회전 스텝수(Pcnt)를 우선 판단(S55)하여, 남은 회전 스텝수가 "0"인 경우 새로운 회전 스텝수를 설정함과 동시에 상기 타이머 수단(22)에 몇 개의 변수를 제공함으로써, 타이머 수단(22)에서 주기적으로 타이머 인터럽트를 발생시켜 프로그램 저장수단(23)에 저장된 지정 프로그램에 따라 카메라 및 집열판의 방향 전환동작이 시작된다.
상기 카메라 및 집열판의 방향전환동작은, 도 6에서와 같이, 먼저, 모터 회전스텝수(Pcnt)를 검사(S61)하여 모터를 구동시킬것인지 아닌지를 결정한다. 이때 Pcnt 값이 "0"인 경우에는 더 이상 모터를 구동시킬 필요가 없는 상태이므로 모터구동을 중단(S68)시키게 되고, "0"이 아닌 값인 경우에는 모터의 회전속도를 조절하기 위해 모터 회전속도(Prate)의 복제 변수(Pidle)를 매 Pcycle 마다 다운 카운트(S63)하여 "0"이 되는지를 검사(S62)한다. 상기 검사 결과, 모터 회전속도(Prate)의 복제변수(Pidle)값이 "0"인 경우는 모터 회전방향(Pdir)과 상태 카운트값(Pstate)을 참고하여 일련의 펄스신호를 모터에 출력(S64)시켜, 모터를 전진 또는 후진 구동시키게 된다.
상기 모터 구동은 상태 카운트값(Pstate)이 0에서 3의 값을 가질 때 이루어지며, 그 값이 초과되면 다시 주요 사용 변수(Pstate←0, Pidle←Prate, Pcnt←Pcnt-1, Plast 저장)들을 초기화(S67)시킨 후 다시 처음으로 되돌아가 회전 스텝수가 "0"이 될 때까지 상기의 동작을 반복하여 수행함으로써, 카메라 및 집열판을 태양의 이동위치에 따라 방향 전환시켜 집열판에서의 태양빛 직광 채열이 가능하게 된다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 화상 인식에 의해 태양이 떠오르는 시점부터 지는 시점까지 태양을 추적하여 태양을 정확히 바라볼 수 있도록 집열판을 제어하므로, 하루 8-9시간 정도의 태양빛을 직광 채열할 수 있게 되어, 태양 에너지의 채열효율을 높여 보다 효과적인 태양 에너지의 이용이 가능하게 하는 이점이 있다.
Claims (9)
- 태양 에너지를 수집하는 집열판에 감속수단을 통해 모터를 기계적으로 결합시키고, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 이용하여, 태양의 위치에 맞게 상기 집열판의 방향을 제어하기 위해 태양을 추적하는 방법에 있어서,상기 집열판의 소정위치에 상기 모터 구동수단에 의해 방향 제어가 가능한 카메라를 설치하여 화상신호를 입력받고, 상기 카메라의 촬상영역에 포착되는 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하는 과정;상기 계산된 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여 그 변위를 카메라의 좌표값으로 변환하는 과정;상기 변환된 카메라의 좌표값을 기준으로 상기 카메라와 집열판의 방향 전환을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적방법.
- 제 1항에 있어서,상기 카메라의 좌표값으로 변환된 변위를 현재 카메라의 위치좌표에 대입시켜, 카메라 위치좌표가 카메라의 이동범위 내에 있는지를 판단하여 벗어난 좌표만큼 상기 카메라의 위치좌표를 수정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적방법.
- 태양 에너지를 수집하는 집열판과, 상기 집열판을 좌우로 회전시키기 위하여 감속수단을 통해 기계적으로 결합시킨 모터와, 상기 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 포함하여, 태양의 위치에 맞게 상기 집열판의 방향을 제어하기 위해 태양을 추적하는 장치에 있어서,상기 집열판의 소정 위치에 상기 모터 구동수단에 의해 방향 제어가 가능한 카메라를 설치하여, 상기 카메라를 통해 화상신호를 입력받는 화상 입력수단;상기 입력된 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여, 카메라 화면 상에서 그 형상이 위치하는 지점의 태양의 이동좌표를 계산하고, 상기 태양의 이동좌표와 카메라 화면의 중앙좌표와의 변위를 계산하여, 해당 변위만큼 상기 카메라와 집열판의 방향 전환하도록 상기 모터 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 화상 입력수단은,상기 카메라를 통해 들어오는 태양 빛의 발산을 차단하기 위하여, 상기 카메라의 렌즈에 차광필터를 부착하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 제어수단이,상기 모터와 감속수단에 의해 결정되는 모터의 회전범위와 상기 카메라의 미세회전각도에 의해 설정되는 스텝 수를 기준으로 상기 카메라 촬상영역의 전체 화면을 가상 분할하여 기억하고, 상기 분할된 화면스텝 수를 카운트하여 상기 모터 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 제어수단이,상기 모터 구동수단을 구동하기 위한 인터럽트를 미리 정해진 시간마다 일정한 주기로 발생시키는 타이머수단;상기 타이머수단에서 발생되는 매 인터럽트마다 모터 회전스텝수를 카운트하면서 모터 회전방향과 기설정된 회전속도에 따라 상기 모터 구동수단을 제어하는 일련의 모터 구동 프로그램을 내장한 프로그램 저장수단;외부에서 주어지는 특정명령에 의해 현재 카메라의 화면 중심위치와 카메라에 포착되는 태양의 이동좌표를 이용하여 카메라 및 집열판이 이동해야 할 회전방향과 이동량을 산출하고, 상기 타이머수단의 인터럽트에 의해 상기 모터 구동 프로그램을 실행시키는 주처리유닛;상기 주처리유닛이 모터를 구동시킬때에 필요로 하는 데이터와, 상기 모터 구동 프로그램을 실행시킨 결과들 중에서, 모터의 현재 위치에 관련된 데이터들을 저장하는 데이터 저장수단;상기 주처리유닛이 외부와 통신할 수 있는 데이터 송수신포트 및 경로를 지원하는 데이터 송수신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 카메라가 설치된 집열판에 또 다른 감속수단을 통해 기계적으로 결합시켜 상기 카메라 및 집열판을 상하로 회전시키는 수직 모터를 더 포함하고, 상기 수직 모터에 회전력을 제공하는 모터 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 3항에 있어서,상기 카메라가 설치된 집열판에, 해당 지역의 태양의 조사각에 따라 집열판 설치각도를 특정 각도로 조절하는 조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
- 제 8항에 있어서,상기 조절수단은 25도 내지 35도의 조절각도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 인식에 의한 태양 추적장치.
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