KR20110102039A

KR20110102039A - 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치

Info

Publication number: KR20110102039A
Application number: KR1020100021476A
Authority: KR
Inventors: 정용락
Original assignee: 정용락
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-16
Also published as: KR101133735B1

Abstract

본 발명은 레이저센서에 의한 전선길이의 측정을 적용하여 측정작업공정을 자동화함에 따라 작업이 용이하고 정확한 길이측정을 통해 노동생산성의 향상 등을 도모하는 것이 가능하도록, 내부에 측정공간을 형성하고 상기 측정공간의 양측방으로 연통하여 인입공 및 인출공이 각각 형성되는 케이스와, 상기 케이스 내부의 측정공간 상단에 설치되어 레이저빔을 방출하는 발광센서와, 상기 발광센서의 선단측에 간격을 두고 설치되어 방출된 레이저빔의 초점을 맞추는 콜리메이팅렌즈와, 상기 콜리메이팅렌즈에 간격을 두고 설치되어 집중된 레이저빔을 하향으로 전환하는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터의 상단에서 레이저빔을 수신하고 이동중인 선재를 감지하는 수광센서가 구비된 센서부와, 상기 케이스 상부면에 설치되고 측정공간으로 진입된 선재를 감지한 센서부로부터 선재의 길이 및 이동속도를 수치로 표시하는 출력표시부와, 상기 센서부를 제어하고 센싱된 데이터로 이동한 선재의 길이 및 이동속도를 측정 계산하여 상기 출력표시부로 계산결과를 전달하는 제어부를 포함하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치를 제공한다.

Description

레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치{Cable-Length And Line Speed Measuring Apparatus Using Laserbim}

본 발명은 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전선 등 선재의 길이를 측정함에 있어 센서를 설치하여 연속해서 일률적으로 측정할 수 있도록 측정작업을 자동화함으로써, 작업이 용이하고, 길이측정의 정확성이 향상된 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 전선, 필름, 종이 등 선재를 생산함에 있어 정확한 생산 길이(조장)의 측정은 주문량에 맞게 전선을 생산하기 위해서 매우 중요한 공정기술이다.

또한, 현재 선속은 생산 설비간의 연동제어시 참고되는 중요한 제어요소이며 생산시간을 예측할 수 있는 데이터로 이의 정확한 측정이 필요하나, 종래의 로터리엔코더나 벨트를 이용한 접촉식 측정방법의 경우 접촉부의 마모 및 접촉면에서 슬립이 발생하는 경우 측정 오차가 발생하여 실제 생산길이와 차이가 생기는 문제가 발생하고 있다.

그리고 종래 센서를 이용해 선재의 길이를 측정하기 위한 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0007892호에 공개된바 그 구성을 살펴보면 『인출된 선의 길이를 측정관로의 센서를 통해 측정하여 수치로 표시하도록 구성되는 인출선 길이측정기에 있어서, 상기 측정관로에 인입한 선에 레이저를 조사하여 광학적으로 기준점을 표시하고 기준점의 이동 위치를 감지하는 센서부에 의해서, 상기 기준점과 인출선의 선단까지의 길이를 계산하여 액정디스플레이 창에 수치로 표시함』을 특징으로 한다.

그러나 이러한 인출선 길이측정기는, 진입하는 선재에 레이저를 조사하여 기준점을 선재의 표면에 표시한 후 그 흔적을 시점에 위치한 센서가 인식하고 이동하는 선재에 표시된 흔적을 세분된 구간별로 추적하는 방식으로서 추적의 오류에 의한 측정의 오차가 생기는 문제점이 있었다.

또한, 일정한 방향으로만 길이측정이 가능하여 선재가 이동중 측정하고자 하는 길이를 지나쳤을 경우 측정의 오차가 더욱 가중되고 재작업을 해야 함에 따라 자재손실이 생기는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선재의 길이를 측정하는 작업공정이 신속하고 용이할 뿐만 아니라, 정확한 길이를 측정하여 자재손실을 줄이고, 측정작업공정의 자동화로 노동생산성을 높일 수 있는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

내부에 측정공간을 형성하고 상기 측정공간의 양측방으로 연통하여 인입공 및 인출공이 각각 형성되는 케이스와, 상기 케이스 내부의 측정공간 상단에 설치되어 레이저빔을 방출하는 발광센서와, 상기 발광센서의 선단측에 간격을 두고 설치되어 방출된 레이저빔의 초점을 맞추는 콜리메이팅렌즈와, 상기 콜리메이팅렌즈에 간격을 두고 광축상에 설치되어 집중된 레이저빔을 수광센서와 대향하는 선재측으로 반사하고 선재측에서 반사된 레이저빔을 수광센서로 투과하는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터의 상단에서 레이저빔을 수신하고 이동중인 선재를 감지하는 수광센서가 구비된 센서부와, 상기 케이스 상부면에 설치되고 측정공간으로 진입된 선재를 감지한 센서부로부터 선재의 길이 및 이동속도를 수치로 표시하는 출력표시부와, 상기 발광센서, 센서부 및 출력표시부를 제어하고 센싱된 데이터로 이동한 선재의 길이 및 이동속도를 측정 계산하여 상기 출력표시부로 계산결과를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진다.

상기 센서부의 발광센서는 선단에 볼록한 렌즈를 형성하고 측정되는 선재가 원거리에 위치하여도 감지가능한 레이저포인터로 이루어지고, 상기 센서부의 수광센서는, 하단면을 실시간으로 촬영하고 상기 발광센서로부터 방출된 레이저빔을 수신하며 선재가 감지되면 이전과 상이한 영상의 움직임을 추정하여 전기적인 영상신호로 변환하는 이미지센서로 이루어진다.

상기 제어부는 상기 센서부에서 감지된 선재의 노출시간 동안 계속해서 입사된 레이저빔의 크기를 측정하여 물체의 변위를 계산하고 고정된 노출시간으로 변위값을 나누어서 순간 속도값을 계산하여 저장하는 내부메모리와, 상기 센서부에 의해 상기 선재가 최초 감지된 변위값을 시점으로부터 측정하여 계속해서 이동하는 선재의 이동변위값을 누적계산하고 이동된 선재의 최종 누적변위값을 이송거리로 계산하는 디지털 신호처리 시스템(DSP:Digital Signal Processor)으로 이루어진다.

또한, 상기 제어부는 상기 케이스의 인입공에서 인출공쪽으로 이동하는 선재의 정방향 길이측정과 함께 상기 케이스의 인출공에서 인입공쪽으로 이동하는 선재의 역방향 길이측정이 가능하며, 따라서 측정지점을 기점으로 상기 측정된 역방향으로의 이동길이측정치를 감소하게 하거나 순방향으로의 이동길이측정치를 증가하게 함으로서 선재의 길이를 가감측정하도록 하는 것이 가능하다.

또, 상기 제어부는 측정하고자 하는 선재의 길이를 미리 셋팅하고 상기 센서부의 측정감지로 이동하는 선재가 셋팅된 측정길이에 도달하였을 경우에는 선재를 공급하는 이송장치에 신호를 보내 이송장치를 제동하게 함으로서 자동으로 선재의 이동을 멈추도록 하는 것도 가능하다.

상기 케이스 내부의 측정공간에서 상기 빔스플리터의 하측으로 수직선상에 설치되고 상기 발광센서로부터 방출하여 빔스플리터를 거쳐 선재측으로 굴절된 레이저빔에 광강도를 최대로 유지하게 하는 프레넬렌즈를 더 포함하여 선재의 길이를 더욱 정확하게 측정할 수 있는 형태로도 실시가능하다.

또, 상기 케이스 내부의 측정공간에 상하,좌우로 대칭되어 선재가 위치하는 중심측으로 각각 돌출되게 설치하고 진입하는 선재가 원활하게 이동하도록 안내하는 안내부재와, 상기 안내부재를 지지하도록 후방에 설치되고 상기 안내부재가 상하,좌우로 자유롭게 이동가능하도록 하는 탄성부재로 이루어져 상기 진입하는 선재가 수평선상을 유지하며 원활히 이동하도록 한 가이드부를 더 포함하여 다양한 굵기의 선재를 원활하게 측정할 수 있는 형태로도 실시될 수 있다.

상기 가이드부의 안내부재는 원형을 이루는 선재의 진입이 원활하도록 선단이 호형으로 곡면을 이루고 상하,좌우로 누르는 힘에 의해 선재가 받게 되는 압력을 최소화하도록 탄성력을 갖는 재질로 형성하는 접촉부를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치에 의하면 레이저빔을 이용해 선재를 감지하는 과정과 함께 길이변화 및 이동속도를 측정하여 표시하는 과정까지 일괄적으로 처리함에 따라 길이 및 선속 측정의 기계화 및 자동화를 가져오고, 이를 통해 길이측정작업이 신속하고 용이하게 이루어져 노동생산성을 높이는 효과를 얻는다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 상기 센서부로부터 방출하는 레이저빔을 통해 선재의 길이를 정확하게 측정할 수 있으므로 측정의 오류에 의한 오차가 없어 불필요한 자재손실을 방지하는 것이 가능하다.

더불어, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 선재이동경로가 일정한 방향으로의 측정뿐만 아니라 역방향으로의 이동에 따른 감소치의 측정이 가능하여 선재의 길이를 가감측정할 수 있어 더욱 정확한 측정이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 상기 프레넬렌즈에 의해 센서에서 방출되는 레이저빔의 광강도를 최대로 유지하여 선재의 길이를 더욱 정확하게 측정함에 따라 측정의 오차를 최소화할 수 있는 것이 가능하다.

또, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 상기 가이드부를 구비함으로써, 용도에 따라 다양한 종류가 구비되며 그 굵기 또한 다르게 형성되는 모든 선재를 적용하여 그 길이를 측정함에 있어 선재가 측정장치로의 진입이 수월하게 이루어지고, 진입된 선재가 굴곡 없이 수평선상으로 이동하여 보다 정확한 측정을 하도록 하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 센서부에 의한 작동원리를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서 프레넬렌즈가 적용된 센서부에 의한 작동원리를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 바람직한 실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 케이스(10)와, 센서부(20)와, 출력표시부(30) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 케이스(10)는 전반적인 기술구성이 설치되는 가장 기본이 되는 외형 몸체로써, 구체적으로는 한쪽 측면에 선재(2)가 진입되는 인입공(11)을 형성하고, 다른 쪽 측면에는 진입된 선재(2)를 내보내는 인출공(12)을 형성하며, 내부에는 상기 인입공(11) 및 인출공(12)을 연결하는 통로이자 상기 센서부(20)가 구비되는 측정공간(15)으로 구성된다.

상기 인입공(11)과 인출공(12) 및 측정공간(15)은 동일한 내경으로 형성하여 진입된 선재(2)가 굴곡 됨이 없이 수평선상으로 이동되도록 함이 바람직하다.

상기 센서부(20)는 인입공(11)으로 진입해 이동하는 선재(2)를 감지하여 선재의 길이 및 선속을 측정하기 위한 것으로 상기 케이스(10) 내부의 측정공간(15)에서 인입공(11)측이나 인출공(12)측 중 적어도 어느 한쪽에 설치된다. 바람직하게는 도 2에서처럼 인출공(12)측에 구비하여 절단공구로 절단되는 위치로부터 거리간격을 최소로 하는 형태가 좋다.

상기 센서부(20)는 레이저빔을 방출하는 발광센서(21)와, 방출된 레이저빔을 모아 초점을 맞추는 콜리메이팅렌즈(23)와, 콜리메이팅렌즈(23)를 통과한 레이저빔을 수광센서와 대향하는 선재측으로 반사하고 선재측에서 반사된 레이저빔을 수광센서로 투과하는 빔스플리터(24)와, 레이저빔을 수신하며 선재(2)의 움직임을 감지하는 수광센서(22)를 포함하여 이루어진다.

상기 발광센서(21)는 상기 케이스(10) 내부 측정공간(15)의 상단에 설치되고 상기 케이스(10)의 인입공(11)을 통해 내부로 진입한 선재(2)에 레이저빔을 조사하는 것으로서, 구체적으로는 선단에 볼록렌즈를 형성하고 레이저빔은 이동하는 선재(2)가 원거리에 위치하여도 감지할 수 있는 레이저포인터로 구성된다.

상기 레이저포인터는 순방향 반도체 접합을 이용하여 레이저를 발생하게 하는 레이저 다이오드(LD:laser diode)를 구비함에 따라 레이저의 방출이 가능하도록 이루어진다.

상기 콜리메이팅렌즈(23)는 상기 발광센서(21)의 선단측에 간격을 두고 설치되어 방출된 레이저빔의 초점을 맞추고 평행빔으로 출력하는 기능을 한다.

다시 말해, 상기 발광센서(21)에서 나오는 레이저빔은 한점에서 갈라져 방출을 하게 되고, 이처럼 갈라진 레이저 빔이 상기 콜리메이팅렌즈(23)를 거치면서 모아져 초점이 조절됨에 따라 평행빔으로의 전환이 가능하도록 이루어진다.

또한, 상기 발광센서(21)는 레이저빔을 한점에서 갈라지게 방출함으로 인해 발광센서(21)의 위치에서부터 콜리메이팅렌즈(23)의 장착위치가 가깝게 설치하는 것이 좋다. 즉, 발광센서(21)에서 방출된 레이저빔의 갈라짐이 최소의 범위에서 콜리메이팅렌즈(23)를 거치도록 하여 가장 작은 초점으로 레이저빔이 일정한 평행빔을 이루도록 함이 바람직하다.

상기 빔스플리터(24)는 상기 콜리메이팅렌즈(23)와 간격을 두고 광축상에 장착되어 콜리메이팅렌즈(23)를 거친 레이저빔을 하향으로 전환하도록 형성된다. 즉, 발광센서(21)에서 방출된 레이저빔을 수광센서(22)와 대향하는 쪽(선재측)으로 반사하고, 선재(2)측에서 반사된 레이저빔을 수광센서(22)측으로 투과하도록 한다.

또한, 상기 빔스플리터(24)는 상기 발광센서(21)에서 방출된 선편광을 반사하고 1/2 파장 지연된 선편광을 투과하는 편광형 빔스플리터를 구비함이 바람직하다.

상기 수광센서(22)는 상기 빔스플리터(24)의 상단에서 레이저빔을 수신하여 감지하고 감지신호에 따른 이동중인 선재(2)의 움직임을 추정하여 거리변화를 감지하는 것으로서, 구체적으로는 하단면을 실시간으로 촬영하고 상기 발광센서(21)로부터 방출된 레이저빔을 수신하며 선재(2)가 감지되면 이전과 상이한 영상의 움직임을 추정하여 전기적인 영상신호로 변환하는 이미지센서로 이루어진다.

여기서, 상기 이미지센서는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지센서로 구비함이 바람직하다.

상기 CCD는 전하결합소자로서 미세한 화소가 세밀하게 배치되어 그 각각의 화소들이 렌즈를 통해 들어오는 빛을 전하의 형태로 바꾸어 이미지를 저장한다. 즉, 수백만개로 이루어진 각각의 화소의 위치가 모두 다르고 포함한 전하의 크기 역시 다르기 때문에 화소들의 정보를 종합하여 피사체의 정보를 만들도록 한다.

상기 출력표시부(30)는 상기 케이스(10) 상부면에 설치되고 측정공간(15)으로 진입된 선재(2)를 감지한 센서부(20)로부터 측정된 선재(2)의 길이 및 이동속도를 수치로 표시하도록 이루어진다.

이때, 상기 출력표시부(30)는 선재(2)의 길이와 이동속도를 구분하여 표시하도록 한다.

상기 출력표시부(30)는 미리 셋팅된 수치만큼 선재(2)가 이동하였을 경우 셋팅한 그 수치를 표시하도록 하거나, 수광센서(22)에서 선재(2)의 움직임을 감지한 시점부터 시작하여 측정된 수치를 지속적으로 표시하도록 하는 실시간적인 수치표시 방법 등 다양한 형태로 실시될 수 있다.

상기 제어부(40)는 전원의 공급으로 상기 발광센서(21)에서 레이저빔을 방출하도록 하고 상기 센서부(20)에 감지된 선재(2)의 노출시간 동안 계속해서 입사된 레이저빔의 크기를 측정하여 물체의 변위를 계산하며 고정된 노출시간으로 변위값을 나누어서 순간 속도값을 계산하여 저장하는 내부메모리와, 상기 센서부(20)에 의해 상기 선재(2)가 최초 감지된 변위값을 시점으로부터 측정하여 계속해서 이동하는 선재(2)의 이동변위값을 누적계산하고 이동된 선재(2)의 최종 누적변위값을 이송거리로 계산하는 디지털 신호처리 시스템(DSP:Digital Signal Processor)으로 이루어진다.

상기 디지털 신호처리 시스템은 기본적으로 디지털 형식으로 표현된 정보를 가,감,승,제 등의 사칙연산을 포함한 처리가 가능하게 한 디지털 신호를 처리할 수 있는 시스템이다.

상기 제어부(40)는 상기 선재(2)가 감지되어 측정을 시작하는 측정지점(A1)부터 상기 케이스(10)의 인출공(12) 종단지점(A2)까지의 거리는 미리 저장하여 셋팅된다. 다시 말해서, 센서부(20)에 의해 선재(2)가 감지가능한 측정지점(A1)에서부터 선재(2)가 인출되어 절단공구로 절단할 수 있는 위치인 인출공(12) 종단지점(A2)까지의 거리(L1)가 제어부(40)에 저장되어 그 길이(D3)를 실제이동길이(D2)에서 뺀 수치가 상기 출력표시부(30)에 표시된다.

즉, 상기 측정하고자 하는 예상측정길이(D1)는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

[수식 1]

D1 = D2 - D3

또한, 상기 제어부(40)는 상기 센서부(20)에 의해 선재(2)의 선단이 최초 감지된 변위값을 시점으로부터 측정하여 계속해서 이동하는 선재(2)의 이동변위값을 누적계산하고 이동된 선재의 최종 누적변위값을 이송거리로 계산하도록 이루어진다.

또, 상기 제어부(40)는 상기 케이스(10)의 인입공(11)에서 인출공(12)쪽으로 이동하는 선재(2)의 정방향 길이측정과 함께 상기 케이스(10)의 인출공(12)에서 인입공(11)쪽으로 이동하는 선재(2)의 역방향 길이측정이 가능하며, 따라서 측정지점(A1)을 기점으로 상기 측정된 역방향으로의 이동길이측정치를 감소하게 하거나 순방향으로의 이동길이측정치를 증가하게 함으로서 선재(2)의 길이를 가감측정하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제어부(40)는 인출공(12)쪽으로 이동하는 선재(2)의 길이측정과 함께 측정하고자하는 길이를 지나쳤을 경우 인입공(11)쪽으로 이동함에 따른 역방향으로의 이동길이를 계산하여 측정치를 감소하도록 하는 것이다.

예를 들어, 선재(2)의 길이를 20m 측정하고자 하는데 이동하는 선재(2)가 이를 지나쳐 22m 이동하여 출력표시부(30)에 표시되었을 경우, 선재(2)의 이동경로를 바꿔 역방향으로 2m 이동시키고, 이때 역방향으로 이동하는 길이를 측정하여 감소하는 측정치가 출력표시부(30)에 표시되어 측정하고자하는 20m의 선재(2)길이를 측정할 수 있게 된다.

더불어, 상기 제어부(40)는 측정하고자 하는 선재(2)의 길이를 미리 셋팅하고 상기 센서부(20)의 측정감지로 이동하는 선재(2)가 셋팅된 측정길이에 도달하였을 경우에는 선재(2)를 공급하는 이송장치(도면에 미도시)에 신호를 보내 이송장치를 제동하게 함으로서 자동으로 선재(2)의 이동을 멈추도록 이루어진다.

다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 작동관계를 살펴본다.

먼저, 도 3은 본 발명의 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치에 따른 센서부의 작동원리를 나타낸 개념도로서, 이를 참조하면, 작동스위치(도면에 미도시)를 눌러 전원이 인가되면 제어부(40)의 신호로 센서부(20)에서는 센싱이 가능하게 된다.

여기서, 센서부(20)는 전원의 인가로 발광센서(21)에서 수평선상에 위치하는 콜리메이트렌즈(23)로 레이저빔을 방출하고, 방출된 레이저빔은 콜리메이트렌즈(23)를 거치면서 하나의 초점으로 모이며, 모인 레이저빔은 빔스플리터(24)에 조사되는 동시에 직각방향으로 굴절하여 지면에 반사되고, 다시 지면측에서 반사된 레이저빔은 최종적으로 수광센서(22)로 입사되어 인식한다.

이때, 케이스(10)의 인입공(11)으로 진입하는 선재(2)가 감지되어 신호가 인가되면 수광센서(22)는 선재(2)의 움직임을 실시간으로 촬영하게 되고 계속해서 이동하여 변하는 영상신호를 제어부(40)로 신호하여 센싱한다.

즉, 발광센서(21)에서 방출된 레이저빔은 최종적으로 수광센서(22)로 조사되는데 선재(2)의 인입으로 레이저빔에 선재(2)가 감지되면 수광센서(22)는 진입하여 계속해서 이동하는 선재(2)를 움직임 추정하여 제어부(40)로 신호하게 된다.

연이어, 센서부(20)에서 신호를 받은 제어부(40)는 선재(2)의 선단이 감지된 변위값을 시점으로 측정하여 선재(2)의 움직임에 따라 변하는 누적 변위값을 계산해서 선재(2)의 길이를 계산함과 더불어 제어부(40)는 수광센서(22)에서 선재(2)가 감지되어 노출된 시간으로 변위값을 나누어서 선재(2)의 이동속도값을 계산하고 계산된 선재(2)의 길이 및 이동속도를 출력표시부(30)에 표시한다.

즉, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치에 의하면 레이저빔을 이용해 선재를 감지하는 과정과 함께 길이변화 및 이동속도를 측정하여 표시하는 과정까지 일괄적으로 처리함에 따라 길이 및 선속 측정의 기계화 및 자동화를 가져오고, 이를 통해 길이측정작업이 신속하고 용이하게 이루어져 노동생산성을 높이는 효과를 얻는다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 상기 센서부로부터 방출하는 레이저를 통해 선재의 길이를 정확하게 측정할 수 있으므로 측정의 오류에 의한 오차가 없어 불필요한 자재손실을 방지한다.

또한, 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치는 선재이동경로가 일정한 방향으로의 측정뿐만 아니라 역방향으로의 이동에 따른 감소치의 측정이 가능하여 선재의 길이를 가감측정할 수 있어 더욱 정확한 측정이 가능한 효과가 있다.

그리고 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 다른 실시예는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 케이스(10) 내부의 측정공간(15)에서 상기 빔스플리터(24)의 하측으로 수직선상에 설치되고 상기 발광센서(21)로부터 방출하여 콜리메이트렌즈(23)와 빔스플리터(24)를 거쳐 선재(2)측으로 굴절된 레이저빔에 광강도를 최대로 유지하게 하는 프레넬렌즈(Fresnel lens)(60)를 더 포함하는 것도 가능하다.

상기 프레넬렌즈(60)를 구체적으로 설명하면, 상기 발광센서(21)에서 방출되어 콜리메이트렌즈(23)를 거쳐 빔스플리터(24)를 통해 반사되는 레이저빔을 상기 프레넬렌즈(60)에서 레이저의 광강도를 100% 유지하게 한다.

즉, 상기한 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하면, 센서에서 방출되는 레이저의 광강도를 최대로 유지하여 선재의 길이를 더욱 정확하게 측정함에 따라 측정의 오차를 최소화할 수 있는 것이 가능하다.

상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 또 다른 실시예는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 케이스(10) 내부의 측정공간(15)에 설치되고 상기 진입하는 선재(2)가 수평선상을 유지하며 원활히 이동하도록 상하,좌우로 대칭된 위치에 각각 장착되는 가이드부(70)를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기 가이드부(70)는 상기 케이스(10) 내부의 측정공간(15)에 상하,좌우로 대칭되어 선재(2)가 위치하는 중심측으로 각각 돌출되게 설치하고 진입하는 선재(2)가 원활하게 이동하도록 안내하는 안내부재(71)와, 상기 안내부재(71)를 지지하도록 후방에 설치되고 상기 안내부재(71)가 상하,좌우로 자유롭게 이동가능하도록 하는 탄성부재(73)를 설치하여 이루어진다.

상기 가이드부(70)의 안내부재(71)는 원형을 이루는 선재(2)의 진입이 원활하도록 선단이 호형으로 곡면을 이루고 상하,좌우로 누르는 힘에 의해 선재(2)가 받게 되는 압력을 최소화하도록 탄성력을 갖는 재질로 형성하는 접촉부(71a)를 포함하는 것이 가능하다.

상기 접촉부는 고무, 우레탄 등의 탄성력을 가지는 재질 중에서 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 또 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하면, 용도에 따라 다양한 종류가 구비되며 그 굵기 또한 다르게 형성되는 모든 선재를 적용하여 그 길이를 측정함에 있어 선재가 측정장치로의 진입이 수월하게 이루어지고, 진입된 선재가 굴곡 없이 수평선상으로 이동하여 보다 정확한 측정을 하도록 하는 것도 가능하다.

상기한 또 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예 및/또는 다른 실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기에서는 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 및 변경하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

2 : 선재 10 : 케이스
11 : 인입공 12 : 인출공
15 : 측정공간 20 : 센서부
21 : 발광센서 22 : 수광센서
23 : 콜리메이팅렌즈 24 : 빔스플리터
30 : 출력표시부 40 : 제어부
60 : 프레넬렌즈

Claims

내부에 측정공간을 형성하고 상기 측정공간의 양측방으로 연통하여 인입공 및 인출공이 각각 형성되는 케이스와;
상기 케이스 내부의 측정공간 상단에 설치되어 레이저빔을 방출하는 발광센서와, 상기 발광센서의 선단측에 간격을 두고 설치되어 방출된 레이저빔의 초점을 맞추는 콜리메이팅렌즈와, 상기 콜리메이팅렌즈에 간격을 두고 광축상에 설치되어 집중된 레이저빔을 수광센서와 대향하는 선재측으로 반사하고 선재측에서 반사된 레이저빔을 수광센서로 투과하는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터의 상단에서 레이저빔을 수신하고 이동중인 선재를 감지하는 수광센서가 구비된 센서부와;
상기 케이스 상부면에 설치되고 측정공간으로 진입된 선재를 감지한 센서부로부터 선재의 길이 및 이동속도를 수치로 표시하는 출력표시부와;
상기 센서부 및 출력표시부를 제어하고 센싱된 데이터로 이동한 선재의 길이 및 이동속도를 측정 계산하여 상기 출력표시부로 계산결과를 출력하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부의 발광센서는, 선단에 볼록한 렌즈를 형성하고 측정되는 선재가 원거리에 위치하여도 감지가능한 레이저포인터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부의 수광센서는, 하단면을 실시간으로 촬영하고 상기 발광센서로부터 방출된 레이저빔을 수신하며 선재가 감지되면 이전과 상이한 영상의 움직임을 추정하여 전기적인 영상신호로 변환하는 이미지센서인 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 센서부에 감지된 선재의 노출시간 동안 계속해서 입사된 레이저빔의 크기를 측정하여 물체의 변위를 계산하고 고정된 노출시간으로 변위값을 나누어서 순간 속도값을 계산하여 저장하는 내부메모리와, 상기 선재가 감지된 시점부터 가산하여 이동 변위값에 의한 이송거리를 누적계산하는 디지털 신호처리 시스템을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 선재의 선단이 최초 감지된 변위값을 시점으로부터 측정하여 계속해서 이동하는 선재의 이동변위값을 누적계산하고 이동된 선재의 최종 누적변위값을 이송거리로 계산하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 케이스의 인입공에서 인출공쪽으로 이동하는 선재의 정방향 길이측정과 함께 상기 케이스의 인출공에서 인입공쪽으로 이동하는 선재의 역방향 길이측정이 가능하며, 따라서 측정지점을 기점으로 상기 측정된 역방향으로의 이동길이측정치를 감소하게 하거나 순방향으로의 이동길이측정치를 증가하게 함으로서 선재의 길이를 가감측정하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 측정하고자 하는 선재의 길이를 미리 셋팅하고 상기 센서부의 측정감지로 이동하는 선재가 셋팅된 측정길이에 도달하였을 경우에는 선재를 공급하는 이송장치에 신호를 보내 이송장치를 제동하게 함으로서 자동으로 선재의 이동을 멈추도록 한 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스 내부의 측정공간에서 상기 빔스플리터의 하측으로 수직선상에 설치되고 상기 발광센서로부터 방출하여 빔스플리터를 거쳐 선재측으로 굴절된 레이저빔에 광강도를 최대로 유지하게 하는 프레넬렌즈를 더 포함하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스 내부의 측정공간에 상하,좌우로 대칭되어 선재가 위치하는 중심측으로 각각 돌출되게 설치하고 진입하는 선재가 원활하게 이동하도록 안내하는 안내부재와;
상기 안내부재를 지지하도록 후방에 설치되고 상기 안내부재가 상하,좌우로 자유롭게 이동가능하도록 하는 탄성부재로; 이루어져 상기 진입하는 선재가 수평선상을 유지하며 원활히 이동하도록 한 가이드부를 더 포함하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.
청구항 9에 있어서,
상기 가이드부의 안내부재는 원형을 이루는 선재의 진입이 원활하도록 선단이 호형으로 곡면을 이루고 상하,좌우로 누르는 힘에 의해 선재가 받게 되는 압력을 최소화하도록 탄성력을 갖는 재질로 형성하는 접촉부를 포함하는 레이저빔을 이용한 이동 선재의 길이 및 선속 측정장치.