KR200376193Y1 - 레이져를 이용한 호퍼의 체적 및 레벨 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 각종 산업 현장에서 분말 이나 작은 입자로 된 원료, 중간재 및 완제품을 호퍼를 이용해서 처리 하는 설비 중에서 특히 내용물이 점성을 갖게 되면, 호퍼 내부의 내용물이 굴곡이 심하기 때문에 피측정 물체의 경사도가 클 때에는 비접촉식 레벨계는 일부분만을 측정 하여 전체값으로 나타내는 문제와 주사된 측정 광이 되돌아 오지 못하고 다른 방향으로 산란 되어 측정이 불가능한 경우가 많아서 레벨 관리에 어려움이 있다는 점을 착안하여 레이져 광을 선으로 주사 하여 2 차원 혹은 3 차원으로 호퍼의 내부의 내용물 분포 상태를 측정 하여 호퍼의 체적과 레벨을 정확한 값을 얻음으로써 안정적이고 효율적인 공정 관리와 품질 향상에 기여 하고자 함.
Description
성상이 분말 이나 작은 입자로 되어 있는 원료나 재료를 산업 현장에서 호퍼를 이용 하여 보관 및 공급 하는 설비의 레벨을 관리 하기 위하여 주로 사용 하던 원 포인트 타입의 비접촉식 초음파 레벨계는 호퍼 내부의 내용물의 표면이 불 균일하기 때문에 레벨 검출 오차가 심하여 공정 관리에 어려움과 여러 가지 성분을 정해진 비율대로 혼합할 경우 품질 관리에 문제점이 많아서 조업 안정에 막대한 악영향을 미치고 있다.
따라서 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결 하기 위하여 레이져 광선을 일직선상에서 0∼180 도까지 0.5 도의 각도 마다 주사한 후 반사되어 돌아오는데 걸리는 신호들의 시간차를 이용하여 거리를 측정하는 레이져 센서를 적용하여 호퍼의 체적과 레벨을 측정 하는데 그 목적이 있다.
본 고안은 상기의 목적을 달성 하기 위해 레이져 센서와 이 센서를 좌우로 160도까지 회전 하는 필요한 조작부를 포함한 검출부(100)와; 센서가 작동 하도록 지시 하고 통제 하며 측정된 데이터를 수집 하고 분석 하여 보여 주는 제어부(200);로 이루어 진다.
이하, 본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 검출부(100)는 일적선상으로 레이져 광선(110)를 0∼180도까지 주사하는 레이져센서(104)를 호퍼의 상부에 설치 함에 있어서 호퍼를 단면으로 볼 수 있는 장소에 좌우로 0∼160도까지 레이져센서(104)를 회전 하기 위해서 서보모터(101)와 감속기(102)에 연결된 회전축(105)을 레이져센서(104)의 외함과 이를 지지 및 고정 하는 베어링블록(103a)와 베어링블록(103b)을 설치 하고, 콘트롤러(202)와 통신을 하기 위해서 통신 케이블(108) 및 검출부(100)측의 통신모뎀(107)과 제어부(200)측의 통신모뎀(204)을 연결하고, 레이져센서(104)를 좌우로 회전하기 위한 서보모터(101)를 제어 하는 케이블(106)로 구성 되었다.
상기 제어부(200)는 콘트롤러(202)가 레이져 센서(104)로부터 받은 신호를 상위 컴퓨터(201)에 전달 하며, 서보 모터(101)가 동작 되도록 신호 케이블(106) 통하여서 지령을 하여 좌우로 0∼160도까지 회전 하도록 하고, 호퍼(109)의 레벨 상태에 따라서 호퍼(109)에 장입 하는 설비에 연동 신호를 내보내는 전기시퀀스 제어반(203)이 있으며, 운전자에게 호퍼(109)의 레벨 상태를 2차원 혹은 3차원 영상으로 볼 수 있는 화면을 상위컴퓨터(201)에 구성 한다.
이하 본 고안의 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 본 고안은 2차원과 3차원 측정 기능이 있는데, 첫째로 2차원 측정 기술에 관하여 설명 하면 레이져센서(104)가 수직으로 중앙에 고정 되어 있는 상태에서 [도 2] 의 호퍼(109)에서와 같이 레이져 주사선(110)를 시작으로 0.5도 각도 마다 주사 하여 호퍼를 가로 질러서 반대편에 이르는 180도까지 피측정 물체에 부딪친 후 반사되어 돌아오는 광선을 수집 하여 그 시간 차이와 그 위치의 거리 정보를 통신 케이블(108)로 검출부(100) 측의 통신 모뎀(107)과 제어부(200) 측의 통신모뎀(204)을 경유하여 콘트롤러(202)에 전달하면, 콘트롤러(202)는 호퍼 전체 단면적을 얻기 위해 초기에 호퍼에 내용물을 완전히 비운 상태에서 상기와 같이 호퍼(109)의 단면 면적을 측정하여 호퍼(109)의 전체 단면적을 얻고, 호퍼(109)에 일정한 량의 내용물을 넣고 레이져(104)로 단면을 측정 하면 그 단면의 모양이 [ 도 2] 의 호퍼 내의 위에 힌색 부분과 같은 단면적을 얻어서 내용물이 없는 빈 호퍼(109)에서 얻은 단면적에서 제외 하면 호퍼(109)의 하부 진한색과 같은 내용물의 단면적이 된다. 이 단면적을 이용하여 호퍼의 체적과 높이에 따른 레벨값을 계산하여 호퍼의 레벨을 백분율로 환산 하여 하한,상한 및 최상한 레벨값을 얻어서 전기시퀀스제어부(203)로 보내서 관련 설비의 연동신호로 제공하고, [ 도 2] 의 그림과 같이 호퍼의 단면 영상을 만들 수 있는 정보를 상위컴퓨터(201)에 제공하면 화면을 구축 하여 운전자가 레벨 및 체적을 관리할 수 있도록 2차원 체적 및 레벨을 관리 할 수 있게 된다.
또한 3차원으로 호퍼의 내부를 형상화 하고 체적과 레벨을 얻기 위해서는 콘트롤러(202)가 서보모터(101)와 회전속도를 조절하기 위한 감속기(102)를 제어하여 레이져센서(104)가 수직으로 서있는 상태에서 우측으로 90까지 회전하여 호퍼의 내부를 1도 단위로 단면을 측정한 다음 다시 역으로 회전 하여 180까지 반복해서 측정한다. 이렇게 측정된 단면 데이터를 콘트롤러(202)에서 편집 하여 3차원 레벨 형상을 얻고 이를 2차원 측정시와 같은 방법으로 상위 컴퓨터(201)와 전기시퀀스 제어부(203)로 정보를 제공하여 가동 함으로써 호퍼의 체적과 레벨를 측정하여 3차원으로 상위컴퓨터(201) 화면에 영상으로 표시 하여 운전자가 볼 수 있도록 한다.
본 고안은 기존의 원 포인트 레벨계의 문제점인 국소적으로 일부분 만을 측정 각도가 크면 신호의 난 반사로 오 검출이 자주 발생 되는 문제점을 2 차원 혹은 3 차원으로 호퍼 내부를 측정함으로써 정확한 측정값과 영상 신호를 얻어서 안정된 호퍼 레벨 관리가 가능하게 되었으며, 특히 많은 위치 정보를 갖고 있기 때문에 일부 신호가 오류가 있더라고 종전 데이터와 비교하여 정해진 시간 내에 동일한 위치의 신호가 5％ 이상 편차가 있을 경우 종전 데이터를 출력 하도록 보완 하였으며, 이러한 현상이 3 회 이상 반복될 경우 경고 메시지를 내어서 운전자가 인지 하여 점검 할 수 있도록 하여 공정 및 품질 관리가 안정적으로 이루어 지는 효과가 있다.
제 1도는 본 고안에 따른 @를 나타낸 사시도
제 2도는 본 고안에 따른 측정장치 및 호퍼를 나타낸 전단면도
제 3도는 본 고안에 따른 측정장치 및 호퍼의 연결 상태를 나타낸 구성도
제 4도는 종래 기술에 따른 초음파 레벨계를 나타낸 사시도
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 검출부
101 : 서보 모터 102 : 감속기
103a: 베어링블록 103b: 베어링블록
104 : 레이져센서 105 : 회전축
106 : 서보모터 케이블 107 : 통신 모뎀
108 : 센서 통신케이블 109 : 호퍼
200 : 제어부
201 : 상위 컴퓨터 202 : 콘트롤러
203 : 전기시퀀스제어반 204 : 통신 모뎀
300 : 종래의 초음파 레벨센서 사시도
Claims (1)
- 호퍼의 체적 및 레벨 측정 장치에 있어서, 일적선 상으로 레이져 광선(110)를 0∼180도까지 주사하는 레이져센서(104)를 호퍼의 상부에 설치 함에 있어서 호퍼를 단면으로 볼 수 있는 장소에 좌우로 0∼160도까지 레이져센서(104)를 회전 하기 위해서 서보모터(101)와 감속기(102)에 연결된 회전축(105)을 레이져센서(104)의 외함과 이를 지지 및 고정 하는 베어링블록(103a)와 베어링블록(103b)을 설치 한다. 또한, 콘트롤러(202)와 통신을 하기 위해서 통신 케이블(108) 및 검출부(107)측 통신모뎀(107)과 콘트롤러(202)측 통신모뎀(204)을 연결하고, 레이져센서(104)를 좌우로 회전하기 위한 서보모터(101)를 제어 하는데 필요한 케이블(106)으로 구성된 검출부(100)와;콘트롤러(202)가 레이져 센서(104)로부터 받은 신호를 상위 컴퓨터(201)에 전달 하고, 서보 모터(101)가 동작 되도록 신호 케이블(106) 통하여서 지령을 하여 좌우로 0∼160도까지 회전 하도록 하며, 호퍼(109)의 레벨 상태에 따라서 호퍼(109)에 내용물을 장입 하는 설비에 연동 신호를 내보내는 전기시퀀스제어반(203)이 있고, 운전자에게 호퍼(109)의 레벨 상태를 2차원 혹은 3차원 영상으로 볼 수 있는 화면을 상위컴퓨터(201)에 구성하는 제어부(200);를 포함함을 특징으로 하는 레이져를 이용한 호퍼의 체적 및 레벨 측정장치
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101031079B1 (ko) | 2008-12-26 | 2011-04-25 | 주식회사 포스코 | 고로 장입물 레벨 측정 장치 |
| CN112212942A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-12 | 珠海市哈工测控技术有限公司 | 原煤仓料位测量方法及系统 |
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2004
- 2004-11-30 KR KR20-2004-0034279U patent/KR200376193Y1/ko not_active IP Right Cessation
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