KR200435248Y1 - The LED Stroboscope for the Output Intensity Control Using Photo-sensor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 LED 스트로보스코프에 관한 것으로 스트로보스코프의 LED출력 광량을 조절하기 위한 목적으로 광센서를 부착하고 제어장치를 통해 자동으로 광량을 제어하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED stroboscope, and to an apparatus for attaching an optical sensor for controlling the amount of light output of the stroboscope and automatically controlling the light amount through a control device.
기존의 방전램프 및 LED 램프 스트로보스코프의 출력광 세기의 조절은 출력광량을 측정하여 제어하지 않고 조정버튼 등을 이용하는 방법을 사용하고 있다. 또한 출력 광량 혹은 조도의 측정시 램프 자체의 출력광 및 외부 광원에 의한 광이 혼합되어 정확한 측정이 불가능하다.The control of the output light intensity of the conventional discharge lamp and LED lamp stroboscope is using a method of using the adjustment button, etc. without measuring and controlling the output light amount. In addition, when measuring the output light amount or illuminance, the output light of the lamp itself and the light by the external light source are mixed, so that accurate measurement is impossible.
따라서 본 고안에서는 LED 스트로보스코프의 발광 및 소등에 동기하여 각각 광량을 광센서로 측정하고 차를 계산함으로써 LED 램프 자체의 출력 광량을 측정하여 광량을 제어한다. 또한 피대상물의 조도를 측정하여 출력 광량을 조절함으로써 스트로보스코프 피대상물의 발광 및 소등시 조도차이를 제어하는 것을 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, the amount of light is measured by measuring the amount of light with an optical sensor and calculating the difference, respectively, in synchronization with the light emission and the extinguishing of the LED strobe scope to control the amount of light. In addition, by measuring the illuminance of the object to adjust the output light amount is characterized in that the control of the illumination difference when the light emission and extinguishing the stroboscopic object.
LED 스트로보스코프, 광센서, 출력 광량 조절, 표면 조도 제어 LED stroboscope, light sensor, output light control, surface illumination control
Description
도 1은 고안한 LED 스트로보스코프 시스템의 구성도이다1 is a block diagram of the designed LED stroboscope system
도 2는 LED 스트로보스코프 및 광센서의 실시 예시도이다.2 is an exemplary view illustrating an LED strobe scope and an optical sensor.
스트로보스코프는 회전체의 회전속도측정용으로 많이 사용하고 있으며, 일정방향으로 고속 진행하는 물체의 표면 검사를 목적으로 사용되고 있으며, 비젼 시스템의 조명장치 등으로 사용되고 있다.Stroboscopes are widely used for measuring the rotational speed of a rotating body, and are used for the purpose of inspecting the surface of an object moving at a high speed in a predetermined direction, and are being used as a lighting device of a vision system.
기존의 스트로보스코프는 광원으로 방전램프를 이용하고 있으며, LED의 밝기 및 효율 등의 성능 향상과 반도체 고유의 고속 스위칭이 가능하여 스트로보스코프의 광원으로 LED를 사용한 제품이 출시되고 있다.Existing stroboscopes use discharge lamps as light sources, and LEDs are being used as light sources for stroboscopics because they enable high-speed switching of semiconductors and improve performance such as LED brightness and efficiency.
외부광원과 출력광원의 조도의 차이를 측정하는 분야는 라인트레이서 로봇 등에 사용되고 있다. 라인(검정색)과 외부(흰색)에 반사되는 광량의 차이를 이용하여 라인을 인식한다. 하지만 외부광원조건에 따라서 라인의 인식특성이 달라지므로 외부광원의 출력량을 제거하여 이를 보상하여 인식의 정확도를 향상시키고 있다.The field of measuring the difference in illuminance between an external light source and an output light source is used in a line tracer robot. The line is recognized using the difference in the amount of light reflected by the line (black) and the outside (white). However, since the recognition characteristics of the line vary according to the external light source conditions, the accuracy of the recognition is improved by eliminating the output amount of the external light source.
외부광원의 출력량과 라인 인식용 광원의 반사광 출력의 차이를 검출하기 위해 저역필터를 사용하여 외부광원 출력량을 제거하고 인식광원의 반사광 출력량을 측정하고 라인과 라인 외부의 반사광을 측정하여 라인을 인식하는 방법이 사용되고 있다. 이때 인식용 센서는 외부광원의 주파수 특성과 달리 고정된 고주파로 구동하는 특징을 가지고 있어 상기방법이 유용하다.In order to detect the difference between the output of an external light source and the reflected light output of a line recognition light source, a low-pass filter is used to remove the external light source output, measure the reflected light output of the recognition light source, and measure the reflected light outside the line to recognize the line. The method is used. At this time, unlike the frequency characteristics of the external light source, the sensor for recognition has a characteristic of driving at a fixed high frequency, which is useful.
하지만, 스트로보스코프는 라인트레이서와는 달리 조명 대상물의 속도에 따라서 광원의 주파수가 가변되며, 일반적인 가변 주파수 범위가 30Hz~2kHz으로 넓으며, 이 범위를 벗어나는 제품도 많다. 또한 라인트레이서는 반사광의 광량 만을 측정하고 외부광량을 측정하는 않으며 센서 출력광량을 조절하지 않는 특징을 가지고 있다.However, unlike the line tracer, the stroboscope has a variable frequency of the light source depending on the speed of the illumination object, and the general variable frequency range is wide from 30 Hz to 2 kHz, and many products fall outside this range. In addition, the line tracer measures only the amount of reflected light, does not measure the amount of external light, and does not adjust the sensor output light.
방전램프를 이용한 기존의 스트로보스코프는 방전램프의 방전개시전압, 최저방전전압 등의 고유특성으로 출력 광량을 조절하기 어려우며, 스트로보스코프와 같이 동작 주파수를 변화하는 경우 램프 출력 광량도 변화게 된다. 즉, 방전램프 광량의 조절은 가능하나 많은 부가적인 제어회로를 필요로 하며, 스트로보스코프의 활용시 가변 동작주파수에 대한 정밀한 광량 제어는 힘들어 광량조절을 하지 않는것이 일반적이다. 특히 저주파 영역 동작시 강한 펄스 광은 사용자에게 불쾌감을 유발한다.Conventional stroboscope using the discharge lamp is difficult to control the output light amount due to the intrinsic characteristics such as the discharge start voltage, the minimum discharge voltage of the discharge lamp, and when the operating frequency, like the strobe scope, the lamp output light quantity also changes. In other words, it is possible to control the amount of discharge lamp light, but it requires a lot of additional control circuit, and when using the stroboscope, precise light amount control for the variable operating frequency is difficult, so it is not common to adjust the light amount. In particular, strong pulsed light causes discomfort to the user during low frequency operation.
이에 반하여 LED 램프는 출력 광량의 조절하기 위해 LED의 입력전류를 제어함으로써 쉽게 광량 조절이 가능하며, 정밀한 출력 광량 조절이 가능한 특성을 가지고 있다. 스트로보스코프의 출력 광량은 LED 구동 전류량, 발광 주파수 및 발광 시간에 따라서 변화하게 된다.On the contrary, the LED lamp can easily adjust the amount of light by controlling the input current of the LED to control the amount of output light, and has the characteristic of precisely adjusting the amount of output light. The output light amount of the stroboscope changes according to the LED driving current amount, the light emission frequency, and the light emission time.
이러한 기존의 방전램프 및 LED 스트로보스코프의 광량조절은 제어장치의 버튼, 볼륨스위치 등의 외부 조정 장치에 의해 수동으로 제어되고 있다.The amount of light of the conventional discharge lamp and LED stroboscope is manually controlled by external control devices such as buttons and volume switches of the control device.
스트로보스코프의 용도 중 육안으로 표면검사를 하거나 비젼시스템에 이용되는 경우 사용자의 시력보호 및 영상신호의 정밀도 향상을 위해 스트로보스코프 출력 광량의 조절이 필요하며, 일정한 출력 광량을 가지는 스트로보스코프의 사용시에도 조사대상물 간의 거리 및 조사 각도에 따라서 조사면의 조도가 변화하게 되며, 외부 조명조건에 따른 영향도 받게 된다. 따라서 조사면의 조도 상태를 제어함으로써 스트로보스코프 사용시 많은 장점을 가지게 된다.When using the strobe scope for visual inspection or vision system, it is necessary to adjust the strobe scope output light quantity to protect the user's vision and to improve the accuracy of the image signal. The illuminance of the irradiated surface changes according to the distance between the objects and the irradiation angle, and also influenced by external lighting conditions. Therefore, by controlling the illuminance of the irradiation surface has a number of advantages when using the stroboscope.
광량 및 조도 조절 조건으로는 외부조명 광량, 스트로보스코프의 발광 주파수, 발광 시간 등 많은 요소가 있으며, 사용 조건 및 환경에 따라서 변화하게 된다. 따라서 사용 환경조건 및 동작상태의 정보를 조합하여 제어기에 선행하여 프로그램 및 테이블로 작성하고 이를 통해 스트로보스코프의 출력을 제어하는 장치를 필요로 한다. 또한 변화하는 사용환경에 대처하기 위해 제어장치에 조정버튼 등의 보조 입력장치를 필요로 한다.There are many factors, such as the amount of external illumination light, the emission frequency of the stroboscope, the emission time, and the like, and vary according to the use conditions and the environment. Therefore, there is a need for a device that combines the information of the use environment conditions and operating conditions into a program and a table prior to the controller and controls the output of the stroboscope. In addition, in order to cope with the changing usage environment, the control device requires an auxiliary input device such as an adjustment button.
본 고안은 상술한 바와 같이 LED 스트로보스코프(100)의 출력 광량을 조절하기 위해, 여러 종류의 광센서로 구성된 광센서부(200)를 이용하여 LED 출력 광량, 외부조명 광량 및 대상물 조도를 측정하고, 제어장치(120)에서 발광주파수, 발 광시간 등 조건을 고려한 제어기의 프로그램(122)과 LED 구동부(123)을 통해 출력 광량이 자동으로 조절되는 LED스트로보스코프(100)를 제공하는데 있다.The present invention to measure the output light amount of the LED strobe scope 100, using the light sensor unit 200 composed of several types of light sensors to adjust the output light amount, the external illumination light amount and the object illuminance In addition, the
이하 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 첨부도면을 통해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention for achieving the above object will be described in detail through the accompanying drawings.
도 1은 본 고안을 실행하기 위한 시스템의 구성개요를 보여준다. 이 시스템은 LED 스트로보스코프(100), 광센서부(200), 조상대상물(300)으로 구성되며, LED 스트로보스코프(100)는 LED 램프(110), 제어장치부(120)로 구성된다. 제어장치부(120)는 마이크로프로세서를 이용하고 계측부(121), 프로그램(122), LED구동부(123), 프로그램 조정 버튼(124)로 구성된다.Figure 1 shows the configuration of the system for implementing the present invention. This system is composed of the LED stroboscope 100, the optical sensor unit 200, the
광센서부(200)는 측정 목적에 따라서 LED 램프(110)의 광량 측정 센서(210), 조사 대상물(300)의 외부조명 광량 측정 센서(220), 조사 대상물(300)의 조도 측정 센서(230)으로 구성되며, 설치 조건에 따라 배치 및 수량이 변경될 수 있다.The light sensor unit 200 may measure the light
LED 스트로보스코프(100)은 광센서부(200)로부터 광량을 계측부(121)로 입력받고 프로그램(122)에 따라 LED 광량을 결정하고 LED구동회로(124)를 동작하여 LED 램프(110)를 구동하게 된다. 마이크로 프로세서의 프로그램(122)은 다양한 동작여건을 고려하여 여러가지 모드로 작성되어 있으며, 현장 사용조건에 따라서 동작상태를 변경하기 위해 프로그램 조절 버튼(124)를 사용한다.The LED strobe scope 100 receives the light amount from the optical sensor unit 200 to the
LED 스트로보스코프의 출력광량의 제어는 프로그램(122)의 지령치를 통해 LED 구동부(123)에서 수행하며, 지령치의 정보는 발광주파수, 발광시간, 소등시간의 시간정보와 LED 구동전류량의 조절을 위한 전압, 전류 정보를 가지고 있다. LED 구동부는 TR FET 등의 반도체 소자를 사용하게 된다.The control of the output light amount of the LED strobe scope is performed by the
도 2는 본 고안을 시행하기 위한 실시 예시이다. 광센서부(200)의 각 센서는 측정광원 및 설치환경에 따라 부착위치가 변경될 수 있다. LED 램프의 광량과 외부 광원의 광량을 측정하기 위해 스트로브스코프의 발광 및 소등에 동기하여 LED광량 센서(210) 및 외부광량센서(220)를 각각 측정하고, 제어장치부(120)에서 두 계측값의 차이를 계산하여 순수한 LED 광량 만을 측정할 수 있다. 이러한 측정 방법을 사용함으로써 단일센서만을 사용하여 LED 광량 및 외부광량을 계산할 수 있다. 하지만 2종류의 센서를 이용한 측정보다 정밀도는 감소하게 된다. 광량의 측정은 광원과 대상물의 거리 및 광원의 조사각도에 따라 상대적으로 달라질 수 있어 고정된 거리에서 측정하여야 하지만 상황에 따른 이득조절을 통하여 보상할 수 있다. 2 is an embodiment for implementing the present invention. Each sensor of the optical sensor unit 200 may be changed in the attachment position according to the measurement light source and the installation environment. In order to measure the light amount of the LED lamp and the light amount of the external light source, the
대상물을 기준으로 표면조도를 검출하는 경우 광량 측정과는 달리 절대적인 기준단위를 가질 수 있다. LED 광량센서(210) 및 외부광량센서(220)을 조도 측정 목적으로 사용하며, 상기 설명한 광량 측정 방법으로 측정하여 LED 램프에 의한 조도 및 외부조명에 의한 조도를 구분해 낼 수 있다. When detecting the surface roughness based on the object, unlike the light quantity measurement, it may have an absolute reference unit. The
반사광량 센서(230)은 조사대상물이 색 및 반사율에 따라서 반사광의 변화에 대한 정보를 측정할 수 있다. The reflected
상기 설명한 광원 관련 측정 결과를 제어장치부(120)에서 제어하여 LED 스트로보스코프를 동작하게 된다.The above-described light source-related measurement result is controlled by the
상술한 바와 같은 본 고안에 따르면, LED 램프가 방전램프와 달리 출력 광량 조절이 용의한 특징을 이용하여 LED 스트로보스코프 제작시 광센서를 이용하여 출력 광량 제어하여 조사대상물의 조도를 조절함으로써 관측의 정밀도 향상 및 사용의 편리함을 증진시키는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the LED lamp, unlike the discharge lamp using the characteristic that the output light quantity control is easy to control the output light amount by using the optical sensor when manufacturing the LED strobe scope by adjusting the illuminance of the object to observe There is an effect of improving the accuracy and convenience of use.
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