KR20010018282A

KR20010018282A - 광센서와 반사경을 이용한 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치

Info

Publication number: KR20010018282A
Application number: KR1019990034173A
Authority: KR
Inventors: 위현곤; 최용준
Original assignee: 홍상복; 포스코신기술연구조합; 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-03-05

Abstract

본 발명은 임의 대상물의 두께 또는 폭을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 폭·두께 측정 장치는 종래 측정하고자 하는 대상물의 양쪽에 대향 설치되던 센서를 모두 수평이동, 수직이동 및 상하각도 조정이 가능한 하나의 지지대 위에 고정 설치하고, 또 측정 대상물을 사이에 두고 상기 센서와 대향되는 일직선상에 반사경을 설치하여 구성함으로써 간편하게 휴대할 수 있음은 물론 설치 공간의 제약을 거의 받지 않아 측정하고자 하는 대상물이 이동하기 어렵고 또 좁은 공간에 위치하고 있는 경우에 매우 유용하게 사용될 수 있는 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치이다.

Description

광센서와 반사경을 이용한 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치{A portable measuring system for width or thickness using optical sensor and retroreflector}

본 발명은 임의 대상물의 두께 또는 폭을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 특히 광센서와 반사경을 이용함으로써 공간제약이 적은 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치에 관한 것이다.

비접촉 거리센서가 최근 자동화 장치에 다방면으로 시용 되고 있으며, 그 중에서도 레이저를 이용한 센서(이하에서 센서로 약칭한다)는 작동거리(센서와 시편과의 거리)가 상대적으로 길게 할 수 있는 장점으로 최근 그 사용 빈도가 높다.

종래의 폭 또는 두께 측정 장치는 센서를 측정하고자 하는 대상물의 양쪽에 서로 대향하도록 영구히 고정설치하고, 상기 고정 설치된 두 거리센서의 사이에 폭이나 두께를 알고 있는 대상물을 위치시킨 후, 양쪽 센서의 측정값으로부터 두 센서간의 거리에 해당하는 오프셋 값을 설정하고, 차후 다른 측정물의 폭 또는 두께를 측정할 때 두 센서사이에 대상물체를 위치시킨 상태에서의 두 센서의 출력값을 상기 오프셋 값으로 보정하여 대상물의 폭 또는 두께를 측정하였다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

A = 알고 있는 대상물에 대한 센서 값

B = 알고 있는 대상물에 대한 센서 값

C = 알고 있는 대상물의 폭이나 두께 값

오프셋 = A + B + C

A' = 모르는 대상물에 대한 센서 값

B' = 모르는 대상물에 대한 센서 값

C' = 모르는 대상물의 폭이나 두께 값

C' = 오프셋 - A' - B'

상기와 같은 종래의 측정장치는 고정 설치된 두 센서를 이용하여 대상물의 폭 또는 두께를 측정하기 때문에, 물체의 두께 또는 폭을 측정하기 위한 오프셋을 구하기 위해서는 정확도가 아주 높은 표준물체가 반드시 필요하고, 또한 센서가 고정되어 있기 때문에 측정하고자 하는 대상물을 측정장치까지 가져와야 하는 번거로운 점이 있었다. 특히 두 센서 사이의 간격이 고정되어 있기 때문에 측정범위가 상기 두 센서사이의 간격 이내로 고정되어 측정 가능한 대상물에 한계가 있는 문제점이 있었다.

이러한 폭 또는 두께 측정장치의 문제점을 해결한 것으로 도 2에 도시한 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치가 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치는 제1거리감지부(12), 제2거리감지부(13), 센서간거리검출부(14), 산출부(15), 출력부(16)로 구성되어 대상물(11)의 폭 또는 두께를 측정한다.

여기서, 제1거리감지부(12)는 레이저광을 발사하고 그 발사된 레이저광이 발사경로(즉, 레이저광발사부와 일직선상)에 있는 대상물에 부딪쳐 반사되어온 레이저광을 수광하여 대상물과의 거리를 감지하는 제1광센서(12a)와 높이조절이 가능한 세 개의 다리로 이루어지는 지지대(12c)와 상기 지지대(12c)에 의해 지지되고 그 상부에 상기 제1광센서(12a)가 부착되면 상하각도 및 좌우각도의 조정이 가능하도록 되어 조정블록(12b)으로 이루어지고, 상기 제1거리감지부(12)에 대향하여 위치되는 제2거리감지부(13)는 제1거리감지부(12)와 동일한 구성, 즉 제2광센서(13a), 지지대(13c), 조정블록(13b)으로 이루어진다.

또한 센서간거리검출부(14)는 상기 제1, 2 거리감지부(12, 13)가 소정 위치에 설치되고 제1, 2 거리감지부(12, 13) 사이에 아무 물체를 놓지 않은 상태일 때의 상기 제1, 2 거리감지부(12, 13)중 한 측에 설치된 광센서(12a, 13a)에 의한 다른 광센서(13a, 12a)까지의 센싱값으로부터 센서간 거리(L)를 검출한다.

그리고, 산출부(15)는 상기 센서간거리검출부(14)에 의하여 검출된 거리(L)에서 상기 제1, 2거리감지부(12, 13) 사이에 대상물(11)을 놓은 상태일 때 상기 제1, 2 거리감지부(12, 13) 각각으로부터의 센싱값(즉, 두 광센서(12a, 13a)로부터 대상물(11)까지의 거리 A, B)을 감산하여 대상물(11)의 폭 또는 두께를 산출하며, 출력부(16)는 상기 산출부(15)에 의하여 측정된 대상물체(11)의 폭 또는 두께를 측정자가 알 수 있도록 시각적으로 나타낸다.

그러나, 종래의 휴대용 폭 또는 측정장치는 측정대상물의 양쪽에 센서를 설치하여야 하므로 공간이 협소하거나 센서의 출력선 또는 센서 설치가 불가능한 장소에서는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간편하게 휴대할 수 있음은 물론 공간 제약을 거의 받지 않는 휴대용 폭·두께 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치 구성도

도 2는 본 발명의 광센서와 반사경을 이용한 폭 또는 두께 측정장치 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 측정 대상물 120 : 제1 광센서

130 : 제2 광센서 140 : 광센서 지지대

150 : 산출 및 출력부 160 : 반사부

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폭·두께 측정 장치는 종래 측정하고자 하는 대상물의 양쪽에 대향 설치되던 센서를 모두 수평이동, 수직이동 및 상하각도 조정이 가능한 하나의 지지대 위에 고정 설치하고, 또 측정 대상물을 사이에 두고 상기 센서와 대향되는 일직선상에 반사경을 설치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 광센서와 반사경을 이용한 폭·두께 측정장치 구성도로서,

레이저광을 발사하고 그 발사된 측정 대상물(110)에 부딪쳐 반사된 다음 반사 되어온 레이저광을 수광하여 대상물과의 거리를 감지하는 제1 광센서(121), 레이저광을 발사하고 그 발사된 레이저광이 측정 대상물(110)에 부딪쳐 반사되어온 레이저광을 수광하여 대상물과의 거리를 감지하는 제2 광센서(122), 세 개의 다리를 구비하며 상기 제1, 2 광센서(121, 122)를 지지하며 수평이동·수직이동 및 상하좌우 각도 조정이 가능한 광센서 지지대(123)로 이루어진 감지부(120)와, 상기 제1, 2 광센서(121, 122)에 대향 설치되어 상기 제1 광센서(121)가 발사된 레이저광을 측정 대상물(110)에 반사시키고, 또한 측정 대상물(110)에서 반사되는 레이저광을 다시 제1 광센서(120)가 수광할 수 있도록 반사시키는 제1, 2 반사경(131, 132), 상기 제1, 2 반사경(131, 132)을 지지하는 반사경 지지대(133)로 이루어진 반사부(130)와, 상기 제1, 2 광센서(121)(122)에 의해 센싱된 값을 이용하여 측정 대상물(110)의 폭 또는 두께를 산출하고 측정자가 알 수 있도록 시각적으로 표시하는 산출 및 출력부(140)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 측정장치를 이용하여 물체의 폭 또는 두께를 측정하기 위해서는 도 2에 도시한 바와 같이 측정하고자 하는 대상물(110)의 한쪽에 제1, 2 광센서(121, 122)를 광센서 지지대(123)에 고정하여 감지부(120)를 설치하고, 측정하고자 하는 대상물(110)의 폭 또는 두께 보다 넓은 거리를 두고 상기 감지부(120)와 대향되도록 반사부(130)를 고정 설치한 다음, 제1, 2 광센서(121, 122)와 제1, 2 반사경(132, 132)이 일직선상에 놓이도록 광센서 지지대(123)를 조정한다.

이렇게 측정 장치의 설치가 완료되면, 대상물(110)이 없는 상태에서 제1 광센서(121)에서 레이저광을 발사하여 제1, 2 반사경(131, 132)에 반사되어 제2 광센서(122)로 수광되면 그 센싱값을 산출 및 출력부(140)에 제공하고, 산출 및 출력부(140)는 센싱값을 이용하여 제1 광센서(121), 제1, 2 반사경(131, 132) 및 제2 광센서(122)에 이르는 전체 레이저광의 경로(L)를 구한다.

이때 산출 및 출력부(140)에 제공되는 센싱값은 아날로그 값이므로 A/D 변환을 거쳐 산출 및 출력부(140)에 입력하거나, 상기 산출 및 출력부(140)에 A/D 변환기를 구비하여야 한다. 본 실시예에서는 상기 산출 및 출력부(140)가 A/D 변환기를 구비한다.

이와 같이 레이저광의 경로(L)를 구한 다음, 폭 또는 두께를 측정하고자 하는 대상물(110)이 있는 상태에서 제1 광센서(121)에서 레이저광을 발사하여 제1, 2 반사경(131, 132)을 거쳐 대상물(110)에 부딪혀 반사되는 레이저광을 다시 반사경(131, 132)을 통해 제1 광센서(121)가 수광하고 그 센싱값을 이용하여 산출 및 출력부(140)는 제1 광센서(121)로부터 제1, 2 반사경(131, 132)을 거쳐 측정 대상물(110)에 이르는 거리(A)를 구한다,

마찬가지로, 폭 또는 두께를 측정하고자 하는 대상물(110)이 있는 상태에서 제2 광센서(122)에서 레이저광을 발사하여 대상물(110)에 부딪혀 반사되는 레이저광을 제2 광센서(122)가 수광하고, 그 센싱값을 이용하여 산출 및 출력부(140)는 제2 광센서(121)로부터 측정 대상물(110)에 이르는 거리(B)를 구한다,

이와 같이 전체 레이저광의 경로(L), 제1, 2 광센서(121, 122)의 센싱거리(A, B)가 모두 구해지면, 산출 및 출력부(140)는 측정 대상물(110)의 폭 또는 두께를 전체 레이저광의 경로( L)에서 제1, 2 광센서(121, 122)의 센싱거리(A, B)를 빼주어 구한다.

이를 수학식으로 정리하면 다음과 같다.

측정물의 폭 또는 두께 = L - (A + B)

산출 및 출력부(140)는 이렇게 구해진 측정물의 폭 또는 두께를 측정자가 인식할 수 있도록 모니터 또는 프린터 등의 출력수단을 통해 출력한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 휴대용 폭 또는 두께 측정 장치는 폭 또는 두께 측정을 위해 사용되는 두 개의 광센서를 모두 수평이동·수직이동 및 상하각도 조정이 가능한 하나의 지지대 위에 고정 설치하고, 또 측정 대상물을 사이에 두고 상기 센서와 대향되는 일직선상에 반사경을 설치하여 구성함으로써 간편하게 휴대할 수 있음은 물론 설치 공간의 제약을 거의 받지 않아 측정하고자 하는 대상물이 이동하기 어렵고 또 좁은 공간에 위치하고 있는 경우에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

레이저광을 발사하고 그 발사된 측정 대상물(110)에 부딪쳐 반사된 다음 반사 되어온 레이저광을 수광하여 대상물과의 거리를 감지하는 제1 광센서(121)와, 레이저광을 발사하고 그 발사된 레이저광이 측정 대상물(110)에 부딪쳐 반사되어온 레이저광을 수광하여 대상물과의 거리를 감지하는 제2 광센서(122)와, 세 개의 다리로 이루어져 상기 제1, 2 광센서(121, 122)를 지지하며 수평이동·수직이동 및 상하좌우 각도 조정이 가능한 광센서 지지대(123)로 이루어진 감지부(120)와;

상기 제1, 2 광센서(121, 122)에 대향 설치되어 상기 제1 광센서(121)가 발사된 레이저광을 측정 대상물(110)에 반사시키고, 또한 측정 대상물(110)에서 반사되는 레이저광을 다시 제1 광센서(120)가 수광할 수 있도록 반사시키는 제1, 2 반사경(131, 132)과, 상기 제1, 2 반사경(131, 132)을 지지하는 반사경 지지대(133)로 이루어진 반사부(130)와;

상기 제1, 2 광센서(121)(122)에 의해 센싱된 값을 이용하여 측정 대상물(110)의 폭 또는 두께를 산출하고 측정자가 알 수 있도록 시각적으로 표시하는 산출 및 출력부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서와 반사경을 이용한 휴대용 폭 또는 두께 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 산출 및 출력부(140)는 대상물(110)이 없는 상태에서 제1 광센서(121), 제1, 2 반사경(131, 132) 및 제2 광센서(122)에 이르는 전체 레이저광의 경로(L)와, 폭 또는 두께를 측정하고자 하는 대상물(110)이 있는 상태에서 제1 광센서(121)로부터 제1, 2 반사경(131, 132)을 거쳐 측정 대상물(110)에 이르는 거리(A)와, 폭 또는 두께를 측정하고자 하는 대상물(110)이 있는 상태에서 제2 광센서(121)로부터 측정 대상물(110)에 이르는 거리(B)를 구한 다음, 하기의 수학식과 같이 전체 레이저광의 경로( L)에서 제1, 2 광센서(121, 122)의 센싱거리(A, B)를 빼주어 측정 대상물(110)의 폭 또는 두께를 구하는 것을 특징으로 하는 광센서와 반사경을 이용한 휴대용 폭·두께 측정장치.

[수학식]

측정물의 폭 또는 두께 = L - (A + B)