KR20090099174A

KR20090099174A - 도트 레이저와 수광부 센서를 이용한 이동하는 물체의좌표, 예상 비거리, 이동 방향 측정 장치

Info

Publication number: KR20090099174A
Application number: KR1020080024267A
Authority: KR
Inventors: 마경석
Original assignee: 마경석
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-09-22

Abstract

본 발명은 공간을 이동하는 물체의 좌표, 예상 비거리, 이동 방향을 측정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동하는 물체와 평행하지 않게 가로, 세로로 설치된 도트 레이저 발광부와 이에 대응하는 가로, 세로로 설치된 수광부 센서를 이용하여 사각의 공간 형태로 설치되며 물체가 이공간을 지날 경우에 이를 감지하여 물체의 통과 좌표를 알 수 있다. 또한 발광부와 수광부로 구성된 사작의 레이저 검출 판넬(LDP)을 일정 거리를 두고 복수로 설치 할 경우 이 공간을 지나는 물체의 좌표는 물론 예상 비거리와 이동 방향을 측정 할 수 있다.

도트 레이저(DL), 가로 도트 레이저 다이오드 발광부(LDx), 세로 도트 레이저 다이오드 발광부(LDy), 가로 도트 레이저빔(LDBx), 세로 도트레이저빔(LDBy),수광부 다이오드(D), 가로 수광부 다이오드(Dx), 세로 수광부 다이오드(Dy), 가로 수광부 다이오드(Dx), 레이저검출 판넬(LDP), 레이저 다이오드 구동부, 연산부, 표시부, 발광부 홀(H), 발광부 볼록렌즈(CL), 이동물체(M), 이동물체 지름(Mπ), 도트 레이저 빔간의 거리(W), 도트 레이저 빔의 두께(Bd), 레이저 검출 판넬 간의 거리(d)

Description

도트 레이저와 수광부 센서를 이용한 이동하는 물체의 좌표, 예상 비거리, 이동 방향 측정 장치{The measurement system that using the dot laser beam and light detecting sensor of coordinates, expactation flying distance, flying angle of the flying matrial or ball}

본 발명은 도트 레이저 빔과 수광부 센서를 이용한 이동하는 물체의 좌표, 예상 비거리, 이동 방향 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동하는 물체와 평행하지 않게 가로, 세로로 설치된 도트 레이저 빔 발광부와 이에 대응하는 가로, 세로로 설치된 수광부 센서를 이용하여 사각의 공간 형태로 설치되며 물체가 이공간을 지날 경우에 도트레이저 빔이 차단되며 이를 감지하여 물체의 통과 좌표를 연산부에서 측정하여 표시할수있다. 또한 발광부와 수광부가 설치된 레이저 검출 판넬을 일정 거리를 두고 복수로 설치 할 경우 이 공간을 지나는 물체의 좌표는 물론 예상 비거리와 이동 방향을 측정하여 표시 할 수 있다.

일반적인 광원과는 달리 레이저는 직진성이 좋다는 장점이 있다. 특히 발광부에 볼록 렌즈를 이용하여 레이저를 도트 빔의 형태로 발광 할 경우에는 일정 거리를 원하는 도트 빔 형태로 수광부까지 정확히 도달 하는 특징을 이용했다. 수광 부는 레이저빔을 수광하고 있다가 물체가 통과 하면서 도트 레이저 빔을 차단하면 차단된 해당 수광부 다이오드가 차단 신호를 연산부에 보내게 된다. 연산부는 어떤 수광부의 신호가 차단 되었나를 연산하여 좌표를 알 수 있다. 또한 레이저 검출 판넬을 일정한 거리를 두고 복수로 설치 할 경우에는 각각의 판넬에서 검출된 데이터를 연산하여 레이저 검출 판넬을 통과한 이동 물체의 속도를 알 수 있으며 예상 비거리 및 이동 방향을 알 수 있다.

본 발명은 도트 레이저 빔과 수광부 센서를 이용한 이동하는 물체의 좌표, 예상 비거리, 이동 방향 측정 장치에 관한 방법으로 기존의 방법은 접촉 센서나 음향 센서를 이용하여 좌표를 측정하는 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 센서의 크기에 제한이 있거나 오차가 크다는 단점이 있었으며, 특히 이동하는 물체의 이동에 제한을 두는 단점이 있었다. 본 발명은 아주 작은 감지부에서 원하는 크기의 감지부를 구성 할 수 있으며, 특히 이동하는 물체의 이동 공간을 확보하여 물체의 이동에 전혀 방해하지 않고 물체의 좌표, 예상 비거리 및 이동 방향을 측정하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 레이저 빔을 볼록렌즈로 도트 레이저 빔화 시키고 경우에 따라서 발광부의 구경(홀)을 달리해서 빔의 크기를 조절하여 세밀한 빔을 발광 할 수 있으며 발광된 레이저 빔을 일대일로 수광부에 직접 발광 하므로서 감지 좌표의 정확성 을 높였으며 일정한 크기를 가지는 레이저 검출 판넬내에서는 측정을 못하는 사각지대가 없도록 하였다. 또한 측정하고져 하는 물체의 크기에 맞게 발광부와 수광부의 간격을 조절하여 측정의 효율성과 정확성을 높였으며 발광부가 수광부를 가로, 세로로 설치하여 완벽한 좌표 감지가 되도록 하였다.

본 발명은 직진성이 좋은 도트 레이저 빔을 가로, 세로로 설치하여 공간을 이동하는 물체에 일체의 영향을 주지 않고 정확한 좌표를 측정 할 수 있고, 특히 가로, 세로로 설치된 레이저 검출 판넬을 일정거리를 두고 복수로 설치하여 이동하는 물체를 감지 할 경우, 이동하는 물체의 좌표뿐만 아니라 예상비거리, 방향까지 정확히 측정 할 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명 하면 다음과 같다. 도1a에서와 같이 도트레이저빔 발광부과 수광부를 가로 세로로 측정 하고져 하는 물체의 크기에 맞게 촘촘히 설치한다. 그리고 측정하고져 하는 좌표의 크기에 따라 레이저 검출 판넬(LDP)의 크기를 결정한다. 우선 감지의 정확성을 높이려면 발광부의 도트 레이저 다이오드와 수광부 다이오드의 수를 최대한 촘촘히 많이 설치하면 된다. 레이저 검출 판넬(LDP)의 기본 좌표는 연산부에 기입력 하며 수광부의 신호를 검출 할 수 있도록 수광부를 연산부에 연결하며 연산부는 검출된 신호와 기입력된 좌표를 비교하여 결과를 표시부로 표시 할 수 있다.

도 1a에서는 가로, 세로로 설치된 도트 레이저 다이오드 발광부(LDx, LDy)와 가로, 세로로 설치된 수광부 다이오드(Dx, Dy)가 있으며 레이저를 구동하는 장치와 수광부에서 검출된 데이터를 처리하는 연산부와 결과를 표시하는 표시부로 구성된다. 그 공간을 이동물체(M)가 통과 하면서 빔이 차단되는 모습을 보여준다.

도 1b에서는 레이저 검출 판넬(LDP)을 일정 간격을 두고 설치한 그림이며 이동 물체가 레이저 검출 판넬(LDP)을 순차적으로 통과하는 모습을 모여준다.

도 2a에서는 도트 레이저 빔(DLB)을 수광부(D)에 발광하면 수광부(D)에서 이를 감지하며 검출 신호가 발생되며, 도2b에서는 이동물체(M)가 도트 레이저 빔(DLB)을 차단하면 수광부(D)에서는 차단 신호가 발생한다.

도 3a에서는 수광부 다이오드(D) 설치 및 발광부 레이저 다이오드(LD), 볼록렌즈(CL), 및 레이저 빔이 통과하는 홀(H)을 설치한 모양을 정면에서 표시했으며, 도3b는 측면에서 표시하였다.

도 4a는 가로, 세로로 발광하는 도트 레이저 빔((DLBy, DLBx) 사이를 이동물체(M)가 통과 할때의 수광부에서 감지된 신호는 Dy1+Dy2+Dx3 이다. 또한 측정 하려고 하는 이동 물체(M)의 크기에 맞게 가로, 세로로 발광하는 도트 레이저 빔의 크기(Bd)및 두 빔 간의 간격(W)은 이동 물체의 지름(Mπ)에 따라 달라지며, 도트 레이저 빔간의 거리(W)에 두배의 도트 레이저 빔의 두께(Bd)를 더한 값은 이동하는 물체의 지름(Mπ)보다 작아야 한다.

도트 레이저 빔 간의 거리(W) + 2x도트 레이저 빔의 지름(Dπ) ＜ 이동하는 물체의 지름(Mπ) 도 4b는 가로로 발광하는 도트 레이저 빔(DLBy1, DLBy2)과 세로로 발광하는 도트레이저 빔(DLBx1)이 서로 교차 되지 않게 최대한 가깝게 발광하는 모습을 보여준다.

도 5는 레이저 검출 판넬(LDP)의 공간을 이동 물체(Ma, Mb, Mc)가 통과 하였을 경우에 검출되는 신호의 예를 표시하였다.

Ma의 검출 신호 = Dx1 + Dx2 + Dy6

Mb의 검출 신호 = Dx5 + Dx6 + Dy2 + Dy3

Mc의 검출 신호 = Dx8 + Dx9 + Dy4 + Dy5

각각의 신호 위치는 연산부에 기 입력되어 있으며, 연산부에서 검출된 신호를 좌표화 해서 표시부에 표시하게 된다.

도 6a는 예상 비거리를 측정하는 방법으로서 이동 물체(M)가 복수로 설치된 레이저 검출 판넬(LDP)을 통과하면서 각각의 레이저 검출 판넬(LDP)에서 검출된 좌표(P1, P2, P3)가 감지되며, 이동 물체(M)가 LDP1에서 LDP2까지의 통과하는 시간(T1)과 LDP2에서 LDP3까지의 통과하는 시간(T2)도 알수있다.

또한 h1과 h2역시 연산부에서 값을 알 수 있다. 여기서 LDP간의 거리(d1, d2)는 연산부에 기 입력되어 있어야 한다. 이렇게 측정된 값과 기 증명된 수학식과 물리학을 이용하면 이동 물체의 예상 비거리를 알 수 있다.

[수학식]

별첨 1 참조

도 7은 레이저 검출 판넬(LDP)을 통과한 이동 물체의 좌우 이동각도를 측정 하는 방법으로 위에서 본 모양을 표시했다. 이동 물체(M)은 이동 방향은 6에서 사용한 공식을 이용하여 알 수 있다.

Claims

이동하는 물체의 방향과 평행하지 않은 방향으로 설치된 적어도 2개 이상의 도트 레이저 빔을 발광하는 장치를 포함하는 도트 레이저 발광부와 2개이상의 레이저를 수광하는 센서를 포함하는 수광부 다이오드가 설치된 레이저 다이오드 검출 판넬(LDP)과 복수로 설치된 레이저 다이오드 검출 판넬(LDP)과 검출된 신호를 연산하여 숫자나 컴퓨터 모니터 또는 스크린을 통해서 표시하는 도트 레이저와 수광부 센서를 이용한 이동하는 물체의 좌표, 예상 비거리, 이동 방향 측정 장치