KR20130102444A - 자동추출장치 및 자동추출방법 - Google Patents

자동추출장치 및 자동추출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동추출장치, 자동추출방법 및 자동추출장치를 구비한 정수기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치는, 제공된 용기(容器) 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 거리측정부; 및 상기 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하고, 상기 용기에 대한 유체(流體)의 공급량을 상기 용기의 높이에 따라 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

자동추출장치 및 자동추출방법 {Apparatus for automatic fluid extracting and method for the same}
본 발명은 자동추출장치 및 자동추출방법에 관한 것으로서, 특히 다양한 용기의 종류에 따라 용기에 공급하는 유량을 자동으로 조절할 수 있는 자동추출장치 및 자동추출방법에 관한 것이다.
최근 정화된 음용수를 효과적으로 얻기 위해, 가정을 비롯한 다양한 공간에서 정수기의 사용이 급격히 확산되고 있다. 정수기는 수돗물이나 지하수 등의 자연수(이하, 정수되기 전 상태의 물을 '원수'라 함)를 여과하기 위한 장치로서, 여러 개의 필터를 통해 원수를 여과하여 원수에 포함된 이물질이나 유해물질을 제거함으로써 음용수를 제공한다.
최근에는 사용자의 편의를 위하여, 추출버튼만 누르면 자동으로 정량의 물을 출수하는 자동추출기능을 가진 정수기도 널리 사용되고 있다.
다만, 종래의 자동추출기능은 단순히 시간에 따른 출수량을 이용하여 정량의 정수를 추출하는 것으로서, 제공된 용기가 작은 경우에도 동일한 양의 정수를 공급하여 상기 용기가 넘치는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 다양한 용기의 종류에 따라 공급하는 유량을 자동으로 조절할 수 있는 자동추출장치 및 자동추출방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치는, 제공된 용기(容器) 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 거리측정부; 및 상기 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하고, 상기 용기에 대한 유체(流體)의 공급량을 상기 용기의 높이에 따라 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 측정점의 위치에 따른 변위값의 변화량을 측정하고, 상기 변화량이 기 설정값 이상인 측정점의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점이 2 이상이면, 상기 계산된 용기의 높이 중에서 최소값을 상기 용기의 높이로 설정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 거리측정부를 이용하여 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정하고, 상기 측정된 유체의 높이와 상기 계산된 용기의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급 중단을 결정할 수 있다.
여기서 상기 거리측정부는 상기 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 거리센서; 및 상기 거리센서를 제어하여, 상기 측정점의 위치를 변경하는 위치조절부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 위치조절부는, 상기 거리센서를 회전하는 것으로서, 상기 거리센서와 상기 측정점을 연결한 선과 기준선 사이의 각도를 조절하여 상기 측정점의 위치를 변경할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 각도에 따른 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하고, 상기 측정점에서의 변위값과 각도를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다.
여기서 상기 제어부는 h = b - a * cos(x)를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있으며, h는 용기의 높이, a는 상기 측정점에서의 변위값, b는 기준 높이, x는 상기 측정점에서의 각도이다.
여기서 상기 위치조절부는, 상기 거리센서를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하여 상기 측정점의 위치를 변경할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 거리센서의 위치에 따른 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하고, 상기 측정점에서의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법은, 거리센서를 이용하여, 제공된 용기 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하고, 상기 생성된 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 높이측정단계; 상기 용기에 대한 유체의 공급을 시작하고, 상기 거리센서를 이용하여 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정하는 출수단계; 및 상기 공급된 유체의 높이와 상기 용기의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급을 중단하는 출수중단단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 높이측정단계는, 상기 거리센서와 상기 측정점을 연결하는 선이 기준선과 이루는 각도를 조절하여 상기 변위값을 생성하는 변위값 생성과정; 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하는 최고점 판별과정; 및 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 변위값 및 각도를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 용기높이계산과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 용기높이계산과정은, h = b - a * cos(x)를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다.
여기서 상기 용기높이계산과정은, 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점이 2이상이면, 상기 계산된 용기의 높이 중에서 최소값을 상기 용기의 높이로 설정할 수 있다.
여기서 상기 높이측정단계는, 상기 거리센서를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하면서 상기 변위값을 생성하는 변위값 생성과정; 상기 생성된 변위값 중에서 변화량이 기 설정값 이상인 지점을 상기 용기의 높이를 나타내는 지점으로 설정하는 최고점 판별과정; 및 상기 용기의 높이를 나타내는 지점에서의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 용기높이계산과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 자동추출방법은, 상기 높이측정단계를 수행하기 전에, 감지센서를 이용하여 상기 용기의 제공을 감지하는 용기감지단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 자동추출방법은, 상기 출수단계 이후에, 상기 측정된 유체의 높이가 기 설정된 시간 이상 변화가 없으면 상기 유체의 공급을 중단하는 넘침감지단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치는, 전면에 위치하는 용기(容器)를 감지하여 감지신호를 생성하는 용기감지센서; 상기 용기감지센서의 위치를 상하로 이동하는 높이조절부; 및 상기 감지신호의 생성여부를 판별하여 상기 용기의 높이를 측정하고, 상기 측정된 용기의 높이에 따라 상기 용기에 공급하는 유체의 공급량을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 자동추출장치는, 상기 유체를 공급하는 출수코크의 하단부에 위치하고, 기 설정된 감지영역 내에 상기 용기가 위치하면 위치확인신호를 생성하는 위치센서를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 위치확인신호가 생성되면, 상기 높이조절부를 이용하여 상기 용기감지센서를 상하로 이동하여 상기 용기의 높이를 측정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 위치확인신호 생성 후 상기 감지신호가 생성되지 않으면 상기 용기감지센서를 아래로 이동하고, 상기 위치확인신호 생성 후 상기 감지신호가 생성되면 상기 용기감지센서를 위로 이동하여 상기 용기의 높이를 측정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 용기에 유체를 공급하는 도중에 상기 위치센서가 상기 위치확인신호의 생성을 중단하면, 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치 및 자동추출방법은 용기의 높이를 정확하게 측정하여 유체의 추출량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 용기의 높이에 따라 유체의 추출량을 조절하는 것이므로, 다양한 용기의 종류와 무관하게 유체를 공급할 수 있다.
또한, 용기에 공급한 유체가 넘치는 것을 감지하여 상기 용기에 대한 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치의 기능을 나타내는 블록도다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 나타내는 순서도이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 자동추출방법에서 높이측정단계를 나타내는 순서도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출방법을 나타내는 순서도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치의 기능을 나타내는 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치는 거리측정부(10) 및 제어부(20)를 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치를 설명한다.
거리측정부(10)는, 제공된 용기(1) 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성할 수 있다. 측정점은 상기 용기(1) 이외에 다른 곳에도 형성될 수 있으며, 상기 거리측정부(10)가 거리를 측정하여 변위값을 생성할 수 있는 지점은 어디든지 측정점으로 할 수 있다.
상기 용기(1)는 미리 준비되는 받침대에 놓여질 수 있으며, 상기 거리측정부(10)는 받침대와 일정한 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 따라서 상기 거리측정부(10)는, 동작에 따라 상기 용기(1) 이외에 받침대 위의 한 지점을 측정점으로 하여 측정할 수도 있다.
제어부(20)는, 상기 변위값을 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 계산하고, 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급량을 상기 용기(1)의 높이에 따라 조절할 수 있다. 상기 제어부(20)는, 상기 거리측정부(10)에서 측정한 변위값을 전송받을 수 있으며, 전송받은 변위값들을 이용하여 측정점들 중에서 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점을 구별할 수 있다.
이후 상기 제어부(20)는, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점의 변위값을 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 계산할 수 있다. 또한, 상기 용기(1)에 공급된 유체가 넘치지 않도록 유체의 높이를 지속적으로 측정할 수 있으며, 유체의 높이가 상기 용기(1)의 높이에 도달하기 전에 유체의 공급을 중단할 수 있다.
여기서, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점은 상기 용기(1)의 형상에 따라 2 이상 있을 수 있으며, 이 경우 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점 각각에 대하여 높이를 계산하고, 그 중 낮은 값을 상기 용기(1)의 높이로 설정할 수 있다. 이는, 컵의 개구부의 높이가 서로 다른 경우에는 상기 개구부 중에서 가장 낮은 높이까지 액체를 수용할 수 있으므로, 상기 컵의 실질적인 높이는 상기 개구부 중에서 가장 낮은 높이로 보는 것과 마찬가지이다. 따라서, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점 중에서 가장 낮은 높이를 상기 용기(1)의 높이로 설정할 수 있다.
여기서 상기 거리측정부(10)는, 도1(a)에 도시한 바와 같이 거리센서(11) 및 위치조절부(12)를 포함할 수 있다.
상기 거리센서(11)는 상기 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 것일 수 있으며, 상기 거리센서(11)는, 적외선 센서, 초음파센서, 레이저 센서 중 어느 하나를 이용하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 거리센서(11)의 종류는 이에 한정되지 않으며, 측정점과 상기 거리센서(11) 사이의 거리를 측정하여 변위값을 생성할 수 있는 것이면 어떠한 것도 활용될 수 있다.
여기서 측정점은, 상기 거리센서(11)가 가리키는 위치에 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 상기 거리센서(11)가 가리키는 위치에 따라 상기 용기(1) 위에 측정점이 형성되거나 또는, 상기 용기(1) 이외에 다른 지점에 측정점이 형성될 수도 있다.
상기 위치조절부(12)는, 상기 거리센서(11)를 회전하는 것으로서, 상기 거리센서(11)와 상기 측정점을 연결한 선과 기준선 사이의 각도를 조절하여 상기 측정점의 위치를 변경하는 것일 수 있다. 여기서 상기 기준선은 상기 거리센서(11)와 측정점 P1을 연결하는 선 즉, 수평선에 대하여 수직인 선을 기준선으로 할 수 있다. 상기 위치조절부(12)는, 모터를 구비할 수 있으며, 상기 모터의 구동력을 이용하여 상기 거리센서(11)를 회전시킬 수 있다. 상기 모터는 입력되는 신호에 따라 상기 거리센서(11)의 회전정도를 조절하는 것으로서, 스테핑 모터 또는 서보 모터일 수 있다.
구체적으로, 상기 위치조절부(12)는, 먼저 측정점이 P1이 되도록 상기 거리센서(11)의 위치를 설정하여 거리를 측정할 수 있으며, 이 때의 각도를 0도로 설정할 수 있다. 이후, 상기 각도를 점차 증가시키면서, 측정점을 P2, P3, P4 로 달리 할 수 있다.
이때, P1에서 P3 까지는 상기 거리센서(11)에서 생성한 변위값이 점차 감소하지만, P3에서 P4로 측정점을 변화하는 경우에는 갑자기 변위값이 급격히 상승하게 된다. 이는 도1(a)에 나타나듯이, 측정점 P3까지는 상기 용기(1)에 대한 변위값이었으나, 측정점 P4부터는 상기 용기(1)가 아닌 받침대까지의 거리를 측정하므로 상기 변위값이 급격히 증가하게 된 것이다.
따라서, 상기 변위값이 급격히 증가하는 위치, 즉 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 위치를 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 볼 수 있다. 이때, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점인 P4에서의 변위값뿐만 아니라 상기 각도도 함께 구할 수 있다.
여기서 상기 제어부(20)는, 상기 위치조절부(12)의 측정점 변화에 따라 상기 거리센서(11)가 생성한 변위값을 이용하여, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점을 찾을 수 있다. 구체적으로, 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점이나, 상기 변위값이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 판별할 수 있다.
상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 판별되면, 상기 제어부(20)는 상기 측정점에서의 변위값 및 각도를 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 계산할 수 있다. 상기 받침대에서 상기 거리센서(11)까지의 거리 즉, 기준높이는 b이고, 상기 거리센서(11)에서 측정한 상기 측정점 P4까지의 변위값은 a이며, 이때 각도는 x이다. 따라서, 상기 용기(1)의 높이는 h = b - a * cos(x)를 이용하여 계산할 수 있다.
여기서는 상기 거리센서(11)와 받침대사이의 거리 b를 고려하여 상기 용기(1)의 실제높이를 계산하였으나, 상기 용기(1)의 높이는 상기 거리센서(11)의 회전축으로부터의 상대적인 거리로도 볼 수 있으므로, a * cos(x)를 상기 용기(1)의 높이로 볼 수 있다.
상기 용기(1)의 높이를 계산하였으므로, 상기 제어부(20)는, 상기 용기(1)의 높이에 따라 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기(1)의 높이 계산이 끝나면, 상기 거리센서(11)는 측정점 P1에 대한 변위값을 생성하여 상기 용기(1)에 공급된 유체의 높이를 측정할 수 있다. 이후, 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급에 의하여 상기 용기(1)에 저장된 유체의 높이는 증가할 수 있으며, 상기 제어부(20)는, 측정된 유체의 높이와 상기 용기(1)의 높이를 비교하여 유체의 공급중단시점을 결정할 수 있다. 예를들어, 유체의 높이가 상기 용기(1)의 높이에서 기 설정된 값을 뺀 값에 해당하면, 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 용기(1)에 공급되는 유량은 사용자의 입력에 따라 미리 설정된 것일 수 있으며, 이후 상기 설정된 유량만큼 출수하는 도중에 상기 유체의 높이가 상기 용기(1)의 높이 또는 상기 용기(1)의 높이에서 기 설정된 값을 뺀 값에 해당하면, 상기 제어부(20)가 상기 유량의 공급을 중단하는 것일 수 있다. 이는 상기 용기(1)의 넘침을 방지하기 위함이다.
도1(b)는 본 발명의 다른 실시예에 의한 거리측정부(10)를 나타낸 것으로서, 상기 위치조절부(12)는 상기 거리센서(11)를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하여 상기 측정점의 위치를 변경시키는 것일 수 있다. 즉, 도1(b)에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 좌우 직선운동을 하면서 연직하방에 대한 거리를 측정하는 것일 수 있다.
따라서, 상기 거리센서(11)는 우측으로 직선운동하면서, 측정점 P1에서부터 P5까지에 대한 각각의 변위값을 생성할 수 있다. 먼저 측정점 P1에서는 받침대까지의 거리에 해당하는 변위값을 생성한 후, 측정점 P2까지는 계속 동일한 변위값에 해당할 수 있다. 이후 측정점 P2에서 변위값이 급격히 작아질 수 있으며, 이후 측정점 P3를 거쳐 P4까지는 다시 상기 받침대까지의 거리로 변위값이 일정하게 유지될 수 있다. 이를 통하여 상기 변위값이 급격히 변화하는 지점 즉, 측정점 P2가 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 측정점 P4에서도 변위값이 급격히 감소하므로, 상기 측정점 P4도 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 볼 수 있다.
앞서 살핀바와 같이, 상기 제어부(20)를 이용하여, 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점을 찾을 수 있으며, 구체적으로 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상이거나 상기 변위값이 기 설정값 이상이면 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점으로 볼 수 있다. 또한, 상기 제어부(20)는 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점의 변위값을 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 거리센서(11)로부터 상기 용기(1)의 높이를 나타내는 측정점, 즉, P2까지의 거리는 a이고, 상기 거리센서(11)로부터 상기 받침대까지의 거리, 즉 기준높이는 b이므로, 상기 용기의 높이는 b - a를 이용하여 계산할 수 있다. 또는 상기 용기(1)의 높이는 상기 거리센서(11)의 위치로부터 상대적인 거리로 볼 수 있으므로, a를 상기 용기(1)의 높이로 설정하는 것도 가능하다.
도1(a)의 경우와 마찬가지로, 상기 제어부(20)는, 상기 용기(1)의 높이에 따라 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기(1)의 높이 계산이 끝나면, 상기 거리 센서(11)는 측정점 P3에 대한 변위값을 생성하여 상기 용기(1)에 공급된 유체의높이를 측정할 수 있다. 이후, 유체가 상기 용기(1)에 공급되면, 상기 용기(1)에 저장된 유체의 높이는 높아질 수 있으며, 상기 제어부(20)는, 상기 측정된 유체의 높이와 상기 용기(1)의 높이를 비교하여 유체의 공급중단시점을 결정할 수 있다. 예를들어, 유체의 높이가 상기 용기(1)의 높이에서 기 설정된 값을 뺀 값에 해당하면, 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 거리조절부(10)의 구성을 도1의 (a) 및 (b)를 이용하여 예시하였으나, 상기 위치조절부(10)는 이외에 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 상기 도1에 나타난 실시예에 의하여 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 거리센서(11)는 상기 용기(1)의 상단이 아닌 측면에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 용기(1)에 유입되는 유체의 수위를 감지하기 위한 별도의 수위감지센서가 상기 용기(1)의 상단에 구비될 수 있으며, 상기 수위감지센서가 측정한 수위와 상기 용기(1)의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급을 중단시점을 결정할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 자동추출장치를 포함하는 정수기가 있을 수 있으며, 에스프레소 머신, 음료자판기 등 일정한 유량의 액체를 추출하는 장치에 대하여 상기 자동추출장치를 널리 활용할 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 나타내는 순서도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법은, 높이측정단계(S10), 출수단계(S20) 및 출수중단단계(S30)를 포함할 수 있다.
이하, 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 설명한다.
높이측정단계(S10)는, 거리센서를 이용하여, 제공된 용기 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하고, 상기 생성된 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 거리센서는 적외선 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 중 어느 하나를 이용하는 것일 수 있으며, 이외에도 상기 측정점과 상기 거리센서사이의 거리를 측정하여 변위값을 생성할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 활용될 수 있다.
상기 높이측정단계(S10)는, 도3에 도시된 바와 같이, 변위값 생성과정(S11), 최고점 판별과정(S12) 및 용기높이계산과정(S13)을 포함할 수 있다. 이하, 도3을 참조하여 높이측정단계(S10)를 구체적으로 설명한다.
상기 변위값 생성과정(S11)은, 상기 거리센서와 상기 측정점을 연결하는 선이 기준선과 이루는 각도를 조절하여 상기 변위값을 생성하는 것일 수 있다. 상기 거리센서가 가리키는 지점에 측정점이 형성될 수 있으며, 측정점에 대한 거리를 측정하여 변위값을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 각도를 조절하여 상기 측정점의 위치가 변화할 수 있으며, 상기 거리센서를 회전시킴으로서 상기 각도를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 거리센서는 모터의 구동력에 의하여 회전할 수 있으며, 상기 모터로는 서보모터 또는 스테핑 모터를 활용할 수 있다.
다른 실시예에 의한 변위값 생성과정(S12)은, 상기 거리센서의 각도는 일정하게 유지하면서 상기 거리센서를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하여 상기 변위값을 생성할 수도 있다. 여기서, 상기 거리센서가 이동하는 동선을 형성하는 가이드부 및 상기 거리센서가 상기 가이드를 따라 이동하도록 모터를 구비할 수 있다. 따라서, 상기 거리센서는 상기 가이드를 따라 이동하면서 각각의 측정점에 대한 변위값을 생성할 수 있으며, 상기 거리센서의 동선 상에 상기 용기가 놓이도록 할 수 있다.
상기 변위값 생성과정(S11)에서 상기 거리센서의 각도 또는 위치를 조절하면서 변위값을 생성할 수 있으며, 최고점 판별과정(S12)에서는 상기 변위값들의 변화량으로부터 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점을 구별할 수 있다. 즉, 최고점 판별과정(S12)은, 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정할 수 있다. 상기 용기의 높이를 나타내는 지점은 용기의 경계이므로, 상기 용기의 높이를 나타내는 지점을 기준으로 급격하게 변위값이 변하게 된다. 따라서, 상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정할 수 있다.
상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로부터 상기 용기의 높이를 구할 수 있다. 상기 용기높이계산과정(S13)은, 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 변위값 및 각도를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있다.
상기 용기높이계산과정(S13)은, 상기 변위값 생성과정(S11)에 따라서 달라질 수 있으며, 상기 거리센서의 각도를 조절하는 경우에는, 용기의 높이를 나타내는 지점에서의 변위값과 각도를 이용하여 구할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기의 높이는 h = b - a * cos(x)를 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 상기 h는 용기의 높이, b는 상기 거리센서로부터 상기 용기가 놓인 받침대까지의 거리, a는 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점의 변위값, x는 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 각도이다. 여기서, 상기 용기의 높이를 상기 거리센서의 위치를 기준으로 판단할 수 있으며 이 경우 상기 용기의 높이를 a*cos(x)로 볼 수도 있다.
또한, 상기 거리센서의 위치를 변경하여 변위값을 생성하는 경우에는, 상기 용기의 높이를 h = b - a를 이용하여 계산할 수 있다. 마찬가지로, 상기 b는 거리센서로부터 상기 용기가 놓인 받침대까지의 거리, a는 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점의 변위값을 의미한다. 여기서, 상기 용기의 높이를 상기 거리센서의 위치를 기준으로 판단하면 상기 용기의 높이는 상기 a로 볼 수 있다.
상기 최고점 판별과정(S11)에서, 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점을 2이상 판별할 수 있으며, 이 경우, 상기 용기높이계산과정(S13)은 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점 각각에 대하여 상기 용기의 높이를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 용기의 높이 중에서 최소값을 상기 용기의 높이로 설정할 수 있다. 즉, 용기의 개구부의 높이가 서로 다른 경우에는 가장 낮은 높이까지만 유체를 수용할 수 있으므로, 용기의 용량을 넘치지 않도록 하기 위하여 상기 용기의 높이를 상기 계산된 용기의 높이 중 가장 낮은 값로 할 수 있다.
출수단계(S20)는, 상기 용기에 대한 유체의 공급을 시작하고, 상기 거리센서를 이용하여 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정할 수 있다. 상기 용기의 높이를 구한 이후에 상기 용기에 대한 유체의 공급을 시작할 수 있으며, 상기 유체의 높이를 측정하여 상기 용기에 수용되는 유체의 양을 감지할 수 있다.
이후, 출수중단단계(S30)에서 상기 공급된 유체의 높이와 상기 용기의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다. 여기서, 상기 출수중단단계(S30)는, 상기 공급된 유체의 높이가 상기 용기의 높이에서 기 설정된 값을 뺀 값에 해당하면 상기 유체의 공급을 중단하는 것일 수 있다. 즉, 상기 유체가 용기를 넘치는 것을 방지하기 위하여, 상기 유체가 용기의 높이에 도달하기 전에 유체의 공급을 중단시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출방법은, 도4에 도시된 바와 같이 용기감지단계(S40) 및 넘침감지단계(S50)를 더 포함할 수 있다. 이하, 도4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 설명한다. 여기서, 상기 높이측정단계(S10), 출수단계(S20) 및 출수중단단계(S30)는 앞서 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.
용기감지단계(S40)는, 상기 높이측정단계(S10)를 수행하기 전에, 감지센서를 이용하여 상기 용기의 제공여부를 감지할 수 있다. 상기 자동추출을 하기 위해서는 용기가 제공되어야 하므로, 상기 용기감지단계(S40)를 통하여 상기 용기의 제공을 자동으로 감지하도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기가 놓이는 위치에 적외선 센서, 무게 센서, 조도센서 등을 구비하여 상기 용기를 감지하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 센서의 종류는 상기 용기를 감지할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 활용될 수 있으며, 상기 센서의 위치는 상기 용기를 감지할 수 있는 위치면 어디에도 구비될 수 있다. 또한, 상기 거리센서를 이용하여 감지하는 것도 가능하다. 상기 용기감지단계(S40)에서 용기가 감지된 경우에 한하여 상기 높이측정단계(S10) 및 출수단계(S20)로 진행하도록 할 수 있다.
넘침감지단계(S50)는, 상기 출수단계(S20) 이후에, 상기 측정된 유체의 높이가 기 설정된 시간 이상 변화가 없으면 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다. 상기 용기의 높이 계산 오류를 비롯하여 다양한 원인에 의하여 상기 용기의 용량을 초과하여 유체가 공급되는 경우가 있을 수 있으며, 이 경우 상기 넘침감지단계(S50)를 이용하여 상기 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다. 즉, 상기 거리센서가 측정한 유체의 높이가 기 설정된 시간 이상 변화가 없으면 유체가 상기 용기를 넘친 것으로 보고 상기 출수를 중단할 수 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치를 나타내는 개략도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치는, 용기감지센서(30), 높이조절부(40) 및 제어부(20)를 포함할 수 있으며, 추가적으로 위치센서(50)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치를 설명한다.
용기감지센서(30)는, 전면에 위치하는 용기(1)를 감지하여 감지신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 용기감지센서(30)는 적외선을 조사하는 발광부 및 상기 용기(1)에서 반사되어 돌아오는 상기 적외선을 감지하는 수광부의 구성을 포함할 수 있으며, 상기 수광부가 상기 적외선을 감지하는지 여부에 따라 상기 감지신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 수광부에 상기 반사된 적외선이 입력되면, 상기 용기(1)가 상기 용기감지센서(30)의 전면에 위치하는 것으로 판별하고, 상기 수광부에 적외선이 입력되지 않으면 상기 용기(1)가 상기 용기감지센서(30)의 전면에 위치하지 않는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 상기 용기감지센서(30)는, 상기 적외선 이외에 초음파 등 다양한 측정신호를 이용하여 상기 용기감지센서(30) 전면에 위치하는 용기(1)를 감지하는 것도 가능하다.
다만, 용기감지센서(30)가 상기 용기(1)를 감지하는 범위는 한정될 수 있으므로, 상기 용기감지센서(30)를 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 측정하기 위해서는 상기 용기감지센서(30)의 위치를 조절할 필요가 있다. 따라서, 높이조절부(40)는 상기 용기감지센서(30)를 상하로 이동하여 상기 적외선 등의 측정신호가 도달하는 높이를 조절할 수 있다. 상기 높이조절부(40)는 모터 및 가이드 등의 구성을 포함하여 상기 용기감지센서(30)가 기 설정된 경로를 따라 상하로 이동하도록 구성될 수 있다.
추가적으로, 상기 유체를 공급하는 출수코크(2)의 하단부에 위치센서(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 위치센서(50)는, 유체를 공급할 수 있는 위치에 상기 용기(1)가 존재하는지 여부를 판별하기 위한 것으로서, 상기 유체를 공급할 수 있는 위치를 상기 위치센서(50)의 감지영역으로 설정하고, 상기 감지영역 내에 상기 용기(1)가 감지되면 위치확인신호를 생성할 수 있다. 상기 위치센서(50)는, 상기 출수코크(2)의 하단부뿐만 아니라, 상기 용기(1)가 유체를 공급받을 수 있는 위치에 존재하는 것을 확인할 수 있는 위치라면 어디라도 구비될 수 있으며, 상기 위치센서(50)는 압력센서, 조도센서, 적외선 센서 등 다양한 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하여 상기 용기(1)를 감지할 수 있다. 여기서, 상기 위치센서(50)가 포함되지 않는 경우에는, 상기 용기감지센서(30)의 초기위치를 최하단부로 설정하여 상기 용기감지센서(30)가 상기 위치센서(50)의 기능을 수행하도록 하는 것도 가능하다.
용기감지센서(30) 또는 위치센서(50)가 상기 용기(1)를 감지하면, 제어부(20)는 상기 용기감지센서(30)의 위치에 따라 감지신호의 생성여부를 판별하여 상기 용기(1)의 높이를 측정할 수 있다. 이후, 상기 제어부(20)는 상기 측정된 용기(1)의 높이에 따라 용기(1)에 공급하는 유체의 공급량을 조절할 수 있다.
도5(a) 및 도5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 용기감지센서(30)가 용기(1)를 감지하여 감지신호를 생성하면, 상기 높이조절부(40)는 상기 용기감지센서(30)를 위로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 용기감지센서(30)는 상기 용기(1)가 감지되면 지속적으로 상기 감지신호를 생성하다가, 도5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 용기감지센서(30)가 상기 용기(1)의 높이보다 높이 올라가면 더 이상 상기 용기(1)를 감지하지 못하게 된다. 즉, 상기 제어부(20)는, 상기 감지신호를 전송받다가 상기 감지신호가 전송되지 않는 시점에서의 상기 용기감지센서(30)의 높이를 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 위치센서(50)를 더 포함하는 경우에는, 상기 위치센서(50)가 상기 위치확인신호를 생성하면, 상기 높이조절부(40)가 상기 용기감지센서(30)의 높이를 조절하기 시작할 수 있다. 즉, 상기 위치확인신호를 이용하여 상기 용기(1)가 위치하였는지 여부를 먼저 확인한 후 상기 용기(1)의 높이를 측정하기 시작할 수 있다. 이때, 상기 용기감지센서(30)의 초기위치는 전체 측정가능한 용기의 높이 중에서 중간지점에 해당하는 높이로 설정할 수 있다.
먼저, 상기 초기위치에서 용기감지센서(30)가 용기(1)를 감지하여 감지신호를 생성하면, 상기 용기(1)는 상기 초기위치보다는 높은 것이므로 상기 높이조절부(40)는 상기 용기감지센서(30)를 위로 움직일 수 있다. 이후, 용기감지센서(30)가 감지센서를 생성하지 않는 시점에서의 상기 용기감지센서(30)의 높이를 이용하면, 상기 용기(1)의 높이를 측정할 수 있다. 반면에, 상기 초기위치에서 상기 용기감지센서(30)가 용기(1)를 감지하지 못하면, 상기 용기(1)는 상기 초기위치보다 낮은 것이므로 상기 높이조절부(40)는 상기 용기감지센서(30)를 아래로 이동시킬 수 있다. 이후, 상기 용기감지센서(30)가 감지신호를 생성하기 시작하는 시점에서의 상기 용기감지센서(30)의 높이를 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 측정할 수 있다.
상기 용기(1)의 높이가 측정되면, 상기 제어부(20)는 상기 용기(1)에 대하여 유체를 공급할 수 있다. 구체적으로, 상기 출수코크(2)에서의 출수를 제어하는 출수밸브를 개방하여 상기 유체가 공급되도록 할 수 있다. 이때, 상기 용기(1)에 공급되는 유체는, 별도로 구비된 유량센서를 이용하여 기 설정된 용량의 유체가 공급되도록 하거나, 별도로 구비된 수위측정센서를 이용하여 상기 용기(1)에 대하여 기 설정된 수위까지 유체를 공급하도록 할 수 있다.
추가적으로, 상기 용기(1)에 유체를 공급하는 도중에 상기 위치센서(50)가 상기 위치확인신호의 생성을 중단하는 경우에는, 상기 제어부(20)가 상기 출수코크(2)의 출수밸브를 제어하여 상기 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다. 상기 용기(1)가 정확한 위치에 위치하지 않는 경우에는 유체가 상기 용기(1)에 제대로 제공되지 않을 수 있으므로, 상기 유체의 공급을 중단하여, 자원의 낭비 및 사용자의 불편을 방지하도록 할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1: 용기 2: 출수코크
10: 거리측정부 11: 거리센서
12: 위치조절부 20: 제어부
30: 용기감지센서 40: 높이조절부
50: 위치센서
S10: 높이측정단계 S11: 변위값생성과정
S12: 최고점 판별과정 S13: 용기높이계산과정
S20: 출수단계 S30: 출수중단단계
S40: 용기감지단계 S50: 넘침감지단계

Claims (21)

  1. 제공된 용기(容器) 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 거리측정부; 및
    상기 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하고, 상기 용기에 대한 유체(流體)의 공급량을 상기 용기의 높이에 따라 조절하는 제어부를 포함하는 자동추출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 측정점의 위치에 따른 변위값의 변화량을 측정하고, 상기 변화량이 기 설정값 이상인 측정점의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 자동추출장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점이 2 이상이면, 상기 계산된 용기의 높이 중에서 최소값을 상기 용기의 높이로 설정하는 자동추출장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 거리측정부를 이용하여 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정하고, 상기 측정된 유체의 높이와 상기 계산된 용기의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급 중단을 결정하는 자동추출장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 거리측정부는
    상기 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하는 거리센서; 및
    상기 거리센서를 제어하여, 상기 측정점의 위치를 변경하는 위치조절부를 포함하는 자동추출장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위치조절부는
    상기 거리센서를 회전하는 것으로서, 상기 거리센서와 상기 측정점을 연결한 선과 기준선 사이의 각도를 조절하여 상기 측정점의 위치를 변경하는 자동추출장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 각도에 따른 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하고, 상기 측정점에서의 변위값과 각도를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 자동추출장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    h = b - a * cos(x)를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 것으로서, h는 용기의 높이, b는 기준높이, a는 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 변위값 및 x는 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 각도인 자동추출장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 위치조절부는
    상기 거리센서를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하여 상기 측정점의 위치를 변경하는 자동추출장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 거리센서의 위치에 따른 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하고, 상기 측정점에서의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 자동추출장치.
  11. 거리센서를 이용하여, 제공된 용기 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 측정점까지의 거리를 측정하여 변위값을 생성하고, 상기 생성된 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 높이측정단계;
    상기 용기에 대한 유체의 공급을 시작하고, 상기 거리센서를 이용하여 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정하는 출수단계; 및
    상기 공급된 유체의 높이와 상기 용기의 높이를 비교하여 상기 유체의 공급을 중단하는 출수중단단계를 포함하는 자동추출방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 높이측정단계는
    상기 거리센서와 상기 측정점을 연결하는 선이 기준선과 이루는 각도를 조절하여 상기 변위값을 생성하는 변위값 생성과정;
    상기 변위값의 변화량이 기 설정값 이상인 측정점을 상기 용기의 높이를 나타내는 측정점으로 설정하는 최고점 판별과정; 및
    상기 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 변위값 및 각도를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 용기높이계산과정을 포함하는 자동추출방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 용기높이계산과정은,
    h = b - a * cos(x)를 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 것으로서, h는 용기의 높이, b는 기준높이, a는 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 변위값 및 x는 용기의 높이를 나타내는 측정점에서의 각도인 자동추출방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 용기높이계산과정은,
    상기 용기의 높이를 나타내는 측정점이 2이상이면, 상기 계산된 용기의 높이 중에서 최소값을 상기 용기의 높이로 설정하는 자동추출방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 높이측정단계는
    상기 거리센서를 기 설정된 동선을 따라 직선운동하면서 상기 변위값을 생성하는 변위값 생성과정;
    상기 생성된 변위값 중에서 변화량이 기 설정값 이상인 지점을 상기 용기의 높이를 나타내는 지점으로 설정하는 최고점 판별과정; 및
    상기 용기의 높이를 나타내는 지점에서의 변위값을 이용하여 상기 용기의 높이를 계산하는 용기높이계산과정을 포함하는 자동추출방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 높이측정단계를 수행하기 전에, 감지센서를 이용하여 상기 용기의 제공을 감지하는 용기감지단계를 더 포함하는 자동추출방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 출수단계 이후에, 상기 측정된 유체의 높이가 기 설정된 시간 이상 변화가 없으면 상기 유체의 공급을 중단하는 넘침감지단계를 더 포함하는 자동추출방법.
  18. 전면에 위치하는 용기(容器)를 감지하여 감지신호를 생성하는 용기감지센서;
    상기 용기감지센서의 위치를 상하로 이동하는 높이조절부; 및
    상기 감지신호의 생성여부를 판별하여 상기 용기의 높이를 측정하고, 상기 측정된 용기의 높이에 따라 상기 용기에 공급하는 유체의 공급량을 조절하는 제어부를 포함하는 자동추출장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유체를 공급하는 출수코크의 하단부에 위치하고, 기 설정된 감지영역 내에 상기 용기가 위치하면 위치확인신호를 생성하는 위치센서를 더 포함하는 자동추출장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 위치확인신호가 생성되면, 상기 높이조절부를 이용하여 상기 용기감지센서를 상하로 이동하여 상기 용기의 높이를 측정하는 자동추출장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 위치확인신호 생성 후 상기 감지신호가 생성되지 않으면 상기 용기감지센서를 아래로 이동하고, 상기 위치확인신호 생성 후 상기 감지신호가 생성되면 상기 용기감지센서를 위로 이동하여 상기 용기의 높이를 측정하는 자동추출장치.
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