KR200260592Y1 - Light sensing system for automatic meter reading - Google Patents
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Abstract
본 고안은 계량기의 계기판 위에 반사판(Half mirror)을 설치하여 계량기의 계기판을 시각적으로 직접 판독(수동검침)함과 아울러 이미지센서로 원격검침을 병행할 수 있도록 된 광센싱시스템에 관한 것이다. 이러한 본 고안은 화상인식을 이용한 원격 검침 장치(AMR)에 있어서, 수동검침 계량기의 숫자판과 이미지센서 사이에 적어도 하나 이상의 투명 혹은 반투명 반사판이 위치된다. 여기서, 수동검침 계량기는 전력계량기, 수도계량기, 가스계량기 중 어느 하나 이상이고, 반사판은 평면 혹은 하나 이상의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성되어 있다. 그리고 반사판은 투명 유리 혹은 투명 플라스틱으로 이루어진다.The present invention relates to an optical sensing system in which a half mirror is installed on the instrument panel of the instrument to visually read the instrument panel directly (manual meter reading) and to perform remote meter reading with an image sensor. In the present invention, in the AMR using image recognition, at least one transparent or semi-transparent reflecting plate is positioned between the number plate of the manual reading meter and the image sensor. Here, the manual meter reading meter is any one or more of a power meter, a water meter, a gas meter, the reflector is formed of a flat surface or a curved surface having one or more radius of curvature. The reflector is made of transparent glass or transparent plastic.
따라서 본 고안에 따르면, 반사판을 사용하여 계량기의 계기판과 이미지센서와의 거리를 크게 함으로써 이미지 센서에 부착된 렌즈의 초점거리를 상대적으로 길게 할 수 있으므로 제작이 용이하고, 반사판을 사용하여 기존의 계량기의 작은 공간을 충분하게 활용할 수 있으며, 투명 또는 반투명 반사판(half-mirror)을 사용하여 계기판에서 나온 광을 투과 및 반사시켜 수동 검침과 원격 검침을 병행할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the focal length of the lens attached to the image sensor can be relatively long by increasing the distance between the instrument panel of the meter and the image sensor by using the reflector, and thus the production is easy. A small amount of space can be fully utilized, and a transparent or semi-transparent reflector (half-mirror) can be used to transmit and reflect light from the instrument panel, allowing manual and remote metering to be combined.
Description
본 고안은 전력계량기, 가스계량기, 수도계량기 등의 계기판을 원격으로 검침하기 위한 화상인식을 이용한 원격검침용 광센싱시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계량기의 계기판 위에 반사판(Half mirror)을 설치하여 계량기의 계기판을 시각적으로 직접 판독(수동검침)함과 아울러 이미지센서로 원격검침을 병행할 수 있도록 된 광센싱시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a light sensing system for remote meter reading using image recognition for remote meter reading of power meter, gas meter, water meter, etc. More specifically, a half mirror is installed on the meter panel of the meter. The present invention relates to an optical sensing system that enables a visual reading of the instrument panel of a meter directly (manual reading) and the simultaneous reading of a remote reading with an image sensor.
최근들어, 전력계나 수도미터, 가스미터 등을 자동으로 검침하기 위한 원격검침장치(AMR: Automatic Meter Reading)의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 종래의 원격검침장치는 수치가 기록된 휠의 구조를 바꾼 후 센서부재를 장착하거나 매순간 변화하는 물리량을 전기적인 펄스로 변환하여 감지하는 방식 등으로, 기설치된 계량기의 구조를 변경하거나 교체해야 하므로 원격검침을 실제로 적용하는데 비용이 많이 들고, 서로 다른 특성의 계량기를 통합하여 검침하기 어려운 문제점이 있었다.Recently, the development of Automatic Meter Reading (AMR) for automatically reading power meters, water meters, gas meters, and the like has been actively developed. It is expensive to apply the remote meter reading because it is necessary to change or replace the structure of the installed meter by installing a sensor member or converting the physical quantity that changes every moment into an electric pulse after changing it. There was a problem that the meter is difficult to read by integrating the meter.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 이미지 센서(CCD 카메라나 CMOS 카메라 등)를 이용하는 화상인식 원격검침장치는 기존의 계량기를 그대로 두면서 계량기의계기판에 지시되는 숫자를 화상으로 처리하여 원격검침을 수행하는 것이다. 이와 같은 화상인식 원격검침장치는 계기판에 지시되는 숫자를 이미지 센서로 전달하기 위한 광학시스템이 필요한 바, 종래의 광학시스템은 계기판 위에 직접 이미지센서를 부착하거나 프리즘 등을 이용한 것이었다.In order to solve this problem, an image recognition remote metering device using an image sensor (CCD camera, CMOS camera, etc.) is to perform a remote meter reading by processing the number indicated on the meter board of the meter while leaving the existing meter as it is. Such image recognition remote metering device requires an optical system for transmitting the number indicated on the instrument panel to the image sensor, the conventional optical system was attached to the image sensor directly on the instrument panel or using a prism.
그런데 계기판 위에 이미지센서를 부착할 경우에는 계기판이 가려져 육안에 의한 수동검침이 어렵고, 프리즘 등을 이용할 경우에는 광경로를 정확하게 설정하기 어려운 문제점이 있다.However, when the image sensor is attached on the instrument panel, the instrument panel is obscured, so that manual reading by the naked eye is difficult, and when the prism is used, it is difficult to accurately set the optical path.
한편, 정해진 심볼이나 이미지를 카메라나 이미지센서 등을 이용하여 광학적으로 센싱하여 디지털화된 데이터로 변환시키는 기술은 미국특허 USP 6,105,869나 USP 5,015,025, USP 6,073,851 로서 알려져 있으나 이러한 기술들은 기존 검침장치의 좁은 공간에 적용하기에 부적합하고, 원격검침과 수동검침을 병행하기가 불가능하다.On the other hand, a technology for optically sensing a predetermined symbol or image using a camera or an image sensor and converting it into digitized data is known as US Pat. No. 6,105,869 or USP 5,015,025, USP 6,073,851. It is not suitable for application and it is impossible to combine remote and manual reading.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 수동검침장치를 그대로 사용하면서 화상인식을 이용한 원격검침장치를 추가로 부착하여 수동검침과 원격검침을 겸용할 수 있도록 하며, 원격검침장치의 광학적인 구성요소가 차지하는 공간을 최소화할 수 있도록 된 원격검침용 광센싱 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems as described above, the present invention can be used by using a conventional manual reading device as it is, by additionally attaching a remote reading device using image recognition, and enabling both a manual reading and a remote reading, and an optical configuration of the remote reading device. It is an object of the present invention to provide a light sensing system for a remote meter reading that can minimize the space occupied by the element.
도 1a 및 1b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 1 실시예를 도시한 개략도,1A and 1B are schematic diagrams showing a first embodiment of an optical sensing system for remote meter reading according to the present invention;
도 2a 및 2b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 2 실시예를 도시한 개략도,Figure 2a and 2b is a schematic diagram showing a second embodiment of the light sensing system for remote meter reading according to the present invention,
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 3 실시예를 도시한 개략도,3a and 3b is a schematic view showing a third embodiment of the light sensing system for remote meter reading according to the present invention,
도 4a 및 도 4b는 본 고안에 사용되는 반투명 반사판의 단면도,4a and 4b is a cross-sectional view of the translucent reflector used in the present invention,
도 5a 및 5b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 변형예를 도시한 개략도,5a and 5b is a schematic view showing a modification of the light sensing system for remote metering according to the present invention,
도 6은 본 고안에 따른 광센싱시스템을 케이스형태로 제작하여 기존의 계량기에 설치한 예이다.6 is an example in which the light sensing system according to the present invention is manufactured in a case form and installed in an existing meter.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110: 계량기 112: 계기판110: meter 112: instrument panel
122: 지지대 124,124-1,124-2: 반사판122: supporter 124,124-1,124-2: reflector plate
126: 육안 130: 원격검침장치(AMR)126: naked eye 130: remote meter reading device (AMR)
132-1,132-2: 광원 140: 광차단판132-1, 132-2: light source 140: light blocking plate
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 화상인식을 이용한 원격 검침 장치(Automatic Meter Reading System)에 있어서, 수동검침 계량기의 숫자판과 원격검침장치의 이미지센서 사이에 적어도 하나 이상의 투명 혹은 반투명 반사판이 위치된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the automatic meter reading system (Automatic Meter Reading System) using image recognition, at least one transparent or semi-transparent reflecting plate between the number plate of the manual meter reading meter and the image sensor of the remote meter reading device Characterized in that located.
여기서, 상기 수동검침 계량기는 전력계량기, 수도계량기, 가스계량기 중 어느 하나 이상이고, 상기 반사판은 평면 혹은 하나 이상의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성되어 있다. 그리고 상기 반사판은 투명유리 혹은 투명플라스틱으로 이루어지고, 상기 투명유리 또는 투명플라스틱은 일정한 가시광선 파장대의 광을 통과시키는 유리나 플라스틱인 것을 특징으로 한다.Here, the manual meter reading meter is any one or more of a power meter, a water meter, a gas meter, the reflector is formed of a flat surface or a curved surface having one or more radius of curvature. The reflective plate may be made of transparent glass or transparent plastic, and the transparent glass or transparent plastic may be glass or plastic that allows light to pass through a certain visible wavelength range.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 1 실시예를 도시한 개략도이고, 도 1b는 제 1 실시예의 측면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 광센싱 시스템은 계량기(110)의 계기판(112) 위에 설치되는 반사판(124)과, 반사판(124)를 지지하기 위한 지지수단(122)으로 이루어져 계기판(112)의 숫자를 육안(126)으로 직접 검침할 수 있도록 함과 아울러 이미지센서를 이용한 원격검침장치(130)로 원격검침할 수 있도록 되어 있다.Figure 1a is a schematic diagram showing a first embodiment of a light sensing system for remote meter reading according to the present invention, Figure 1b is a side view of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the light sensing system according to the present invention includes a reflector plate 124 installed on the instrument panel 112 of the meter 110, and a support unit 122 for supporting the reflector plate 124. The number 112) can be read directly with the naked eye 126 and can be remotely read by the remote reading device 130 using an image sensor.
도 1a 및 1b를 참조하면, 계량기의 계기판(112) 위에 약 45°기울어진 반사판(124)이 지지대(122)에 의해 설치되어 있고, 반사판(124)의 전방으로 반사판(124)과 동일 수평축 상에 화상인식에 따른 자동검침을 수행하기 위한 원격검침장치(130)가 설치되어 있다.1A and 1B, a reflecting plate 124 tilted about 45 ° on the instrument panel 112 of the meter is provided by the support base 122, and is positioned on the same horizontal axis as the reflecting plate 124 in front of the reflecting plate 124. The remote meter reading device 130 for performing automatic meter reading according to the image recognition is installed.
반사판(124)은 투명 또는 반투명 반사판(Half mirror)으로 구현되고, 각 반사판(124)은 후술하는 바와 같이 평면 혹은 하나 이상의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성된다. 또한 반사판(124)은 투명 유리 혹은 투명 플라스틱으로 이루어질 수도 있고, 이러한 투명 유리 또는 투명 플라스틱은 일정한 가시광선 파장대의 광을 통과시키는 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.The reflecting plate 124 is implemented as a transparent or semi-transparent half mirror, and each reflecting plate 124 is formed into a flat surface or a curved surface having one or more radius of curvature as described below. In addition, the reflective plate 124 may be made of transparent glass or transparent plastic, and such transparent glass or transparent plastic may be made of glass or plastic that allows light to pass through a certain visible wavelength range.
그리고 도면에는 도시되지 않았으나 반사판의 지지대는 반사판의 기울기 각도를 조절할 수 있도록 구현되는 것이 바람직하고, 바람직하게는 반사판의 각도를 필요에 따라 45°± 15°(30°∼ 60°) 범위에서 가변할 수 있도록 구현된다.Although not shown in the drawings, the support of the reflector is preferably implemented to adjust the inclination angle of the reflector. Preferably, the angle of the reflector may be varied in a range of 45 ° ± 15 ° (30 ° to 60 °) as necessary. It is implemented to be.
원격검침장치(130)는 계기판(112)의 숫자 이미지를 포커싱하여 집광하기 위한 광학 렌즈와 CCD 혹은 CMOS 이미지센서를 포함하고 있고, 내부의 프로세서가 소정의 인식 알고리즘에 따라 감지된 화상을 분석하여 숫자 데이터를 인식한다. 그리고 이와 같이 인식된 데이터는 내부의 메모리에 저장 관리됨과 아울러 유선이나 무선으로 지역검침센터 혹은 중앙검침센터로 전달된다.The remote meter reading device 130 includes an optical lens and a CCD or CMOS image sensor for focusing and condensing the numerical image of the instrument panel 112, and an internal processor analyzes the detected image according to a predetermined recognition algorithm to determine the numerical value. Recognize the data. In addition, the recognized data is stored and managed in the internal memory and transferred to a local metering center or a central metering center by wire or wirelessly.
도 1a 및 1b에 도시된 광경로에 따르면, 계기판(112)의 숫자에서 반사된 자연광 혹은 인조광은 반사판(124)에서 투과되거나 반사되어 두개의 경로로 나누어지는데, 그대로 투과된 광은 상향으로 그대로 직진하여 검침원의 육안(126)에 계기판(112)의 숫자 상을 맺게 하고, 다른 반사된 광은 반사판(124)에서 90°반사되어 원격검침장치(130)의 이미지센서에 상을 맺게 한다.According to the optical paths shown in FIGS. 1A and 1B, the natural light or artificial light reflected by the numbers of the instrument panel 112 is transmitted or reflected by the reflector 124 and divided into two paths. Go straight to form a numerical image of the instrument panel 112 on the naked eye 126 of the meter reader, and the other reflected light is reflected 90 ° from the reflecting plate 124 to form an image on the image sensor of the remote meter reading device (130).
이와 같이 본 고안의 제1 실시예에 따르면 반사판(124)에서 투과된 광은 수동검침을 가능하게 하고, 반사된 광은 원격검침을 가능하게 함으로써 수동검침과 원격검침을 동시에 가능하게 하는 효과를 제공한다. 이 때, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 필요에 따라 반사판의 각도를 45°± 15°(30°∼ 60°)로 가변할 수 있고, 이에 따라 검침자의 관찰 위치나 이미지센서의 위치가 변경될 필요가 있다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, the light transmitted from the reflector 124 enables the manual reading, and the reflected light enables the remote reading, thereby providing the effect of enabling the manual reading and the remote reading at the same time. do. In this case, although not shown in detail in the drawing, the angle of the reflector may be changed to 45 ° ± 15 ° (30 ° to 60 °) as necessary, and accordingly, the observation position of the reader or the position of the image sensor needs to be changed. There is.
도 2a 및 2b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 2 실시예를 도시한 개략도로서, 도 1 a 및 1b에 도시된 제 1 실시예에서 원격검침장치(130)에 광원(132-1,132-2)이 부가된 경우이다. 이 때, 광원(132-1,132-2)으로는 발광다이오드(LED)나 레이저다이오드(LD)를 이용할 수 있다.Figures 2a and 2b is a schematic diagram showing a second embodiment of the light sensing system for remote metering according to the present invention, the light source 132 to the remote metering device 130 in the first embodiment shown in Figures 1a and 1b -1,132-2) is added. In this case, as the light sources 132-1 and 132-2, a light emitting diode LED or a laser diode LD may be used.
도 2a 및 2b를 참조하면, 본 고안에 따른 광센싱 시스템의 제 2 실시예는 계량기(110)의 계기판(112) 위에 설치되는 반사판(124)과 반사판(124)를 지지하기 위한 지지수단(122)으로 이루어져 계기판(112)의 숫자를 육안(126)으로 직접 검침할 수 있도록 함과 아울러 이미지센서를 이용한 원격검침장치(130)로 원격검침할 수 있도록 되어 있다.2A and 2B, the second embodiment of the light sensing system according to the present invention is a support plate 122 for supporting the reflector plate 124 and the reflector plate 124 installed on the instrument panel 112 of the meter 110. It is made to be able to directly read the number of the instrument panel 112 with the naked eye 126, and also to remotely read with a remote metering device 130 using an image sensor.
도 2a 및 2b를 참조하면, 계량기의 계기판(112) 위에 약 45°기울어진 반사판(124)이 지지대(122)에 의해 설치되어 있고, 반사판(124)의 전방으로 반사판(124)과 동일 수평축 상에 화상인식에 따른 자동검침을 수행하기 위한 원격검침장치(130)가 설치되어 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B, a reflector plate 124 tilted about 45 ° on the instrument panel 112 of the meter is provided by the support base 122, and on the same horizontal axis as the reflector plate 124 in front of the reflector plate 124. The remote meter reading device 130 for performing automatic meter reading according to the image recognition is installed.
원격검침장치(130)는 어두운 곳에서도 검침을 가능하게 하도록 적어도 하나 이상의 광원(132-1,132-2)을 포함하고 있으며, 계기판(112)의 숫자 이미지를 포커싱하여 집광하기 위한 광학 렌즈(미도시)와 이미지센서(미도시)를 포함하고 있고, 내부의 프로세서(미도시)가 소정의 인식 알고리즘에 따라 감지된 화상을 분석하여 숫자 데이터를 인식하도록 되어 있다. 그리고 이와 같이 인식된 데이터는 내부의 메모리에 저장 관리됨과 아울러 유선이나 무선으로 지역검침센터 혹은 중앙검침센터에 전달된다.The remote meter reading device 130 includes at least one light source 132-1 and 132-2 to enable the meter reading even in a dark place, and an optical lens (not shown) for focusing and condensing a numerical image of the instrument panel 112. And an image sensor (not shown), and an internal processor (not shown) is configured to recognize the numeric data by analyzing the sensed image according to a predetermined recognition algorithm. In addition, the recognized data is stored and managed in the internal memory and transferred to a local metering center or a central metering center by wire or wirelessly.
도 2a 및 2b에 도시된 광경로에 따르면, 원격검침장치의 광원(132-1,132-2)에서 방사된 광은 반사판(124)에서 투과되거나 반사되어 두개의 경로로 나누어지는데, 반사된 광이 계기판(112)의 숫자판으로 향하고 여기서 다시 반사된 광이 반사판(124)에서 투과되거나 반사되어 다시 두개의 광경로로 분리된다. 여기서, 그대로 투과된 광은 상향으로 그대로 직진하여 검침원의 육안(126)에 숫자의 상을 맺게 하고, 다른 반사된 광은 반사판(124)에서 90°로 반사되어 원격검침장치(130)의 이미지센서에 숫자 상을 맺게 한다.According to the light paths shown in FIGS. 2A and 2B, the light emitted from the light sources 132-1 and 132-2 of the remote metering device is transmitted or reflected by the reflector 124 and divided into two paths. The light that is directed to the number plate of 112 and reflected back here is transmitted or reflected by the reflector plate 124 and is separated into two light paths again. Here, the light transmitted as it is, go straight upward to form a number image on the naked eye 126 of the meter reading source, and the other reflected light is reflected at 90 ° from the reflecting plate 124 is the image sensor of the remote meter reading device 130 Have a numerical award for.
이와 같이 본 고안의 제2 실시예에 따르면 원격검침장치에 구비된 광원(132-1,132-2)에 의해 방사된 광이 계기판(112)에서 반사된 후 반사판(124)에서 다시 2개의 경로로 나누어져 반사판(124)에서 투과된 광은 수동검침을 가능하게 하고, 반사된 광은 원격검침을 가능하게 함으로써 수동검침과 원격검침을 동시에 가능하게 하는 효과를 제공한다. 이 때, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 필요에 따라 반사판(124)의 각도를 45°± 15°(30°∼ 60°)로 가변할 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, the light emitted by the light sources 132-1 and 132-2 provided in the remote metering device is reflected by the instrument panel 112, and then divided into two paths by the reflector plate 124. The light transmitted from the lower reflector 124 enables the manual reading and the reflected light provides the effect of enabling the manual reading and the remote reading at the same time. In this case, although not specifically illustrated in the drawings, the angle of the reflector 124 may be varied to 45 ° ± 15 ° (30 ° to 60 °) as necessary.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 제 3 실시예를 도시한 개략도로서, 제1 혹은 제2 실시예에서 반사판의 후면에 이미지센서에 대향하도록 광차단판(140)이 설치된 경우이다. 이와 같이 광차단판(140)을 설치하면 외부로부터 입력되는 불필요한 광을 차단함으로써 계기판의 숫자에 대한 식별력을 향상시킬 수 있다.3A and 3B are schematic views showing a third embodiment of an optical sensing system for remote meter reading according to the present invention, in which the light blocking plate 140 faces the image sensor on the rear surface of the reflector in the first or second embodiment. If it is installed. When the light blocking plate 140 is installed in this way, the power for discriminating the number of the instrument panel can be improved by blocking unnecessary light input from the outside.
본 고안에 따른 제 3 실시예에서 계기판의 광 경로는 제 2 실시예에서와 동일하므로 반복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략한다. 다만, 광차단판(140)을 이미지센서에 대향하는 면에 설치함으로써 외부로부터 이미지센서로 입사되는 불필요한 광을 제거하여 계기판의 숫자에 대한 식별력을 향상시킬 수 있고, 이러한 광차단판(140)은 계량기(110)의 사면 전체에 설치할 수도 있음에 유의할 필요가 있다.In the third embodiment according to the present invention, since the light path of the instrument panel is the same as in the second embodiment, further description is omitted to avoid repetition. However, by installing the light blocking plate 140 on the surface facing the image sensor to remove unnecessary light incident to the image sensor from the outside can improve the discriminating power for the number of the instrument panel, the light blocking plate 140 is a meter ( Note that it can also be installed on the entire slope of 110).
도 4a는 본 고안에 사용되는 평판형 반사판의 단면도이고, 도 4b는 본 고안에 사용되는 곡면형 반사판의 단면도이다.4A is a cross-sectional view of the flat reflector used in the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the curved reflector used in the present invention.
도 4a를 참조하면, 평판형 반사판는 투명 플라스틱판 또는 유리판(402)에 굴절율이 큰 금속의 얇은 막(404)이 코팅되어 있고, 도 4b를 참조하면 곡면형태의 반사판은 소정의 곡면을 갖는 투명 플라스틱층이나 유리층(412)에 굴절율이 큰 금속의 얇은 막(414)이 코팅되어 있다. 곡면 형태의 반사판를 사용할 경우에는 곡면의 기울기를 적절히 함으로써 원하는 방향으로 광의 경로를 집중시킬 수 있는 잇점이 있다.Referring to FIG. 4A, a flat reflective plate is coated with a thin film 404 of a high refractive index metal on a transparent plastic plate or glass plate 402. Referring to FIG. 4B, a curved reflective plate has a predetermined curved surface. The thin film 414 of a large refractive index is coated on the layer or the glass layer 412. In the case of using a curved reflector, there is an advantage that the path of light can be concentrated in a desired direction by appropriately inclining the curved surface.
도 5a는 본 고안에 따른 원격검침을 위한 광센싱시스템의 변형예를 도시한개략도이고, 도 5b는 측면도이다. 본 고안의 변형예는 2개 이상의 반사판을 이용하여 광의 경로를 다소 복잡하게 구현한 것이다.Figure 5a is a schematic diagram showing a modification of the light sensing system for a remote meter reading according to the present invention, Figure 5b is a side view. In the modified example of the present invention, two or more reflectors are used to implement a somewhat complicated path of light.
도 5a 및 5b를 참조하면, 2개의 반사판(124-1,124-2)을 이용하여 광의 경로를 변경할 경우 계기판(112)과 원격검침장치(130)의 이미지센서를 동일 평면에 위치시킬 수도 있다. 즉, 제1 반사판(124-1)을 숫자 계기판(112) 위에 약 45°기울여 설치하고, 이와 동일 수평축상의 전방에 제2 반사판(124-2)을 약 135°기울여지게 설치할 경우에 숫자 계기판(112)으로부터의 광은 제1 반사판(124-1)에서 투과되거나 반사되어 2개의 광경로로 구분되고, 이중에서 반사된 광은 제2 반사판(124-2)에서 투과되거나 반사되어 계기판(112)과 동일 평면상 위치한 이미지센서에 숫자 상을 맺게 한다. 본 고안의 변형예에서 제2 반사판(124-2)을 반사판(Half mirror)으로 하였으나 전반사를 하는 거울(mirror)을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.5A and 5B, when the light paths are changed using the two reflecting plates 124-1 and 124-2, the image sensor of the instrument panel 112 and the remote metering device 130 may be positioned on the same plane. That is, when the first reflecting plate 124-1 is installed by tilting about 45 degrees on the numeric instrument panel 112, and the second reflecting plate 124-2 is tilted by about 135 degrees in front of the same horizontal axis, The light from 112 is transmitted or reflected in the first reflecting plate 124-1 to be divided into two light paths, and the light reflected therefrom is transmitted or reflected in the second reflecting plate 124-2 to the instrument panel 112. Make a numerical image on the image sensor located on the same plane as. In the modified example of the present invention, the second reflecting plate 124-2 is used as a reflecting mirror, but it is more preferable to use a mirror for total reflection.
이상에서 본 고안의 변형예에서는 2개의 반사판을 이용하여 광경로를 구성한 예를 설명하였으나 동일한 방식으로 다수의 반사판이나 거울을 적절히 위치시켜 원하는 곳으로 광을 보낼 수 있고, 이에 따라 이미지센서의 설치 위치를 자유롭게 정할 수 있다.In the modified example of the present invention has been described an example of configuring the optical path using the two reflecting plates, but in the same way a plurality of reflecting plates or mirrors can be appropriately positioned to send light to the desired place, according to the installation position of the image sensor Can be freely determined.
도 6은 본 고안에 따른 광센싱시스템을 케이스형태로 제작하여 기존의 계량기에 설치한 예이다.6 is an example in which the light sensing system according to the present invention is manufactured in a case form and installed in an existing meter.
도 6을 참조하면, 기존의 계량기(610) 위에 케이스 형태로 장착할 수 있도록 된 광센싱시스템(620)이 도시되어 있고, 이 광학센싱시스템(620)은 케이스(622)와투시창(624), 지지수단에 의해 내부 공간에 설치된 반사판(124), 케이스의 내부에 부착되어 반사판(124)을 통해 반사된 광을 집광하여 숫자를 인식하기 위한 원격검침장치(130)로 구성되어 있다. 이 때, 케이스(622)의 재질로는 투명한 재질이나 불투명한 재질 모두 사용될 수가 있는데, 투명할 경우에는 별도의 투시창(624)을 설치할 필요가 없다.Referring to FIG. 6, there is shown an optical sensing system 620 that can be mounted in the form of a case on an existing meter 610. The optical sensing system 620 includes a case 622 and a see-through window 624. It is composed of a reflecting plate 124 installed in the inner space by the support means, a remote meter reading device 130 for collecting the light reflected through the reflecting plate 124 to recognize the number. In this case, as the material of the case 622, both a transparent material and an opaque material may be used, but when transparent, there is no need to install a separate viewing window 624.
케이스형태의 광센싱시스템(620)을 기존의 계량기(610)에 설치하면, 기존 계량기의 계기판(612)의 숫자 이미지광이 반사판(124)에서 일부는 투과되어 투시창(624)을 통해 육안(126)으로 관찰할 수 있고, 일부는 반사판(124)에서 반사되어 이미지센서가 구비된 원격검침장치(130)로 전달된다. 그리고 원격검침장치(130)에서 인식된 계량 데이터는 유선이나 무선을 통해 원격검침센터로 전달된다.When the case-type light sensing system 620 is installed in the existing meter 610, the numerical image light of the instrument panel 612 of the existing meter is partially transmitted from the reflecting plate 124, so that the naked eye 126 through the viewing window 624. ), And a part of the light is reflected from the reflecting plate 124 and transmitted to the remote meter reading device 130 equipped with the image sensor. And the metering data recognized by the remote meter reading device 130 is transmitted to the remote meter reading center via wire or wireless.
이와 같이 본 고안에 따르면 기존의 수동 전력계량기(혹은 가스계량기 또는 수도계량기)와 이미지센서(CCD 혹은 CMOS 카메라)를 이용한 원격검침 시스템에서, 계량기의 숫자판(계기판)과 이미지센서(카메라)의 렌즈 사이에 하나 이상의 투명 또는 반투명 반사판을 설치하여 계량기의 숫자판과 카메라의 이미지센서 사이의 광경로를 임의적으로 조절할 수 있다.As described above, according to the present invention, in a remote metering system using a conventional manual power meter (or gas meter or water meter) and an image sensor (CCD or CMOS camera), between the number plate (meter board) of the meter and the lens of the image sensor (camera) One or more transparent or translucent reflectors may be installed on the device to arbitrarily adjust the optical path between the meter's number plate and the camera's image sensor.
이렇게, 투명 또는 반투명 반사판을 사용하면 기존 계량기의 좁은 공간 속에서도 숫자판과 이미지센서 렌즈 사이의 광경로의 길이를 충분하게 확보할 수 있으며, 투명 또는 반투명 반사판을 그대로 통과하는 광으로 계기판의 숫자를 기존과 같이 육안으로도 읽을 수 있다. 이 때, 반사판이 투명하더라도 공기의 굴절율과반사판의 굴절율이 다르기 때문에 공기와 반사판의 경계면에서 일정량의 광은 반사하게 되며, 나머지 광은 투과하게 된다. 반사율을 높이기 위해서는 반사판의 표면에 알루미늄이나 구리 등의 얇은 금속막이나 무기막을 형성시킨다. 반사판의 형태는 평면을 이루거나 혹은 곡면형태를 이루며, 곡면형태를 이루면 계기판과 렌즈사이의 광경로 길이를 늘리거나 줄이는 효과를 가져오고, 이미지센서 렌즈의 시야각을 넓히거나 좁히는 효과도 갖게 된다. 또한 반사판의 곡률반경에 변화를 주면 이미지 센서에 맺히는 상의 이미지를 변형시킬 수도 있다.In this way, the transparent or semi-transparent reflector allows sufficient length of the optical path between the number plate and the image sensor lens even in the narrow space of the existing meter. It can also be read with the naked eye. At this time, even if the reflecting plate is transparent, since the refractive index of the air and the reflecting plate are different, a certain amount of light is reflected at the interface between the air and the reflecting plate, and the remaining light is transmitted. In order to increase the reflectance, a thin metal film or an inorganic film such as aluminum or copper is formed on the surface of the reflecting plate. The shape of the reflector forms a flat or curved surface, and when the curved surface is formed, the length of the optical path between the instrument panel and the lens is increased or shortened, and the viewing angle of the image sensor lens is also widened or narrowed. In addition, if the radius of curvature of the reflector is changed, the image of the image formed on the image sensor may be deformed.
반사판의 기울기와 갯수는 계량기의 형태에 따라 변화를 줄 수 있으며, 일반적으로 계기판과 이미지센서의 위치에 따라서 결정된다. 계기판과 이미지센서(카메라)의 각도가 90°를 이루면 반사판은 45°의 기울기를 갖고, 계기판과 이미지센서가 180° 반대방향으로 있으면 45° 기울어진 제1 반사판과 135° 기울어진 제2 반사판을 사용한다. 반사판은 계량기의 뚜껑에 부착시키거나 이미지 센서와 일체형으로 계량기에 부착시킨다.The inclination and the number of reflectors can vary depending on the type of meter and are generally determined by the position of the instrument cluster and the image sensor. When the instrument panel and the image sensor (camera) are at an angle of 90 °, the reflector has an inclination of 45 °. When the instrument panel and the image sensor are in opposite directions by 180 °, the reflector is inclined by 45 ° and the second reflector is inclined by 135 °. use. The reflector is attached to the meter's lid or integrally with the image sensor to the meter.
또한, 반사판을 기준으로 이미지센서의 반대편에는 광을 흡수하도록 검은색으로 칠해진 광차단판을 부착시키거나 계량기의 뚜껑을 검은색으로 칠하여 배경으로부터 이미지센서로 들어가는 광의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 이미지센서 렌즈 앞부분에는 계량기의 숫자판 이외의 부분에서 들어오는 광을 차단하도록 일정한 Solid Angle을 갖는 광유도관(미도시)을 위치시켜서, 이미지센서에는 계량기의 숫자판 위주로 상이 맺히도록 한다. 주위가 어두울 때는 자체적으로 LED 혹은 레이져 다이오드(Laser Diode) 등의 광원을 이용하여 계기판의 숫자를 읽을 수있도록 한다.In addition, it is desirable to minimize the amount of light entering the image sensor from the background by attaching a black light blocking plate to the other side of the image sensor based on the reflector to absorb light or by painting the cap of the meter in black. In front of the image sensor lens, a light guide tube (not shown) having a constant solid angle is positioned to block light coming from a portion other than the number plate of the meter, and the image sensor forms an image around the number plate of the meter. When the surroundings are dark, use a light source such as an LED or a laser diode to read the number on the instrument panel.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 기존의 전력계량기나 수도계량기, 가스계량기에 부착하여 계기판을 원격 검침할 경우에는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention can obtain the following effects when the instrument panel is remotely read by attaching to an existing power meter, water meter, or gas meter.
첫째, 반사판을 사용하여 계량기의 계기판과 이미지센서(CMOS 카메라)와의 거리를 크게 함으로써 이미지 센서에 부착된 렌즈의 초점거리를 상대적으로 길게 할 수 있으므로 제작이 용이하고 이미지의 특성을 선명하게 할 수 있다.First, by increasing the distance between the instrument panel of the meter and the image sensor (CMOS camera) by using a reflector, the focal length of the lens attached to the image sensor can be relatively long, making it easy to manufacture and to sharpen the characteristics of the image. .
둘째, 반사판을 사용하여 기존의 계량기의 작은 공간을 충분하게 활용할 수 있다.Second, the reflector can be used to make full use of the small space of the existing meter.
셋째, 투명 또는 반투명 반사판(half-mirror)을 사용하여 계기판에서 나온 광을 반사시켜 이미지센서에 집광시킴으로써, 외부에서 계기판을 판독하는데 지장이 없으므로 수동 검침을 해온 기존의 계량기를 그대로 사용하여 원격검침을 병행할 수 있다.Third, by reflecting the light from the instrument panel using a transparent or half-mirror and focusing it on the image sensor, there is no problem in reading the instrument panel from the outside. Can be parallel.
넷째, 반사판의 곡면을 이용하여 계기판의 이미지를 임의로 변형시켜서 이미지센서에 인식되도록 할 수 있다. 예를 들면, 이미지센서의 초점거리를 줄이도록 집광시킬 수 있으며, 계기판 가장자리 부분의 왜곡 현상을 최소화하도록 반사판 곡면의 곡률반경을 일정하지 않게 조정할 수도 있다.Fourth, the image of the instrument panel may be arbitrarily modified using the curved surface of the reflector to be recognized by the image sensor. For example, the image sensor may be focused to reduce the focal length of the image sensor, and the radius of curvature of the reflector surface may be unevenly adjusted to minimize distortion of the edge of the instrument panel.
다섯째, 광원을 내부에 장착하여 이미지센서와 반응 광파장을 최적화시키고,광원의 발광시간과 이미지센서의 반응시각을 일치시켜서 외부광의 영향을 최소화시킴으로 24시간 외부 환경에 의존하지 않고 검침이 가능하다.Fifth, the light source is mounted inside to optimize the image sensor and the response light wavelength, and by matching the light emission time of the light source and the reaction time of the image sensor to minimize the influence of external light, it is possible to read the meter 24 hours without depending on the external environment.
여섯째, 투명 반사판에 특수 코팅을 하여 내부에 장착된 광원의 광이 반사가 잘 되도록 하여 외부 광의 영향을 최소화할 수 있다.Sixth, it is possible to minimize the influence of the external light by applying a special coating to the transparent reflector so that the light of the light source mounted therein is well reflected.
일곱째, 이미지센서에 도달되는 광 중에서, 계기판에서 반사되어 반사판을 통하여 센서에 도착하는 광 이외의 외부에서 도달되는 불필요한 광을 차단시켜서 노이즈를 최소화하여 식별력을 향상시킬 수 있다.Seventh, among the light reaching the image sensor, it is possible to block the unnecessary light that is reflected from the instrument panel to reach the sensor through the reflecting plate to minimize the noise to improve the discriminating power.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| U107 | Dual application of utility model | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| T201 | Request for technology evaluation of utility model | ||
| T601 | Decision to invalidate utility model after technical evaluation | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |