KR20130119237A - 자동추출장치 및 자동추출방법 - Google Patents

자동추출장치 및 자동추출방법 Download PDF

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KR20130119237A
KR20130119237A KR1020120042241A KR20120042241A KR20130119237A KR 20130119237 A KR20130119237 A KR 20130119237A KR 1020120042241 A KR1020120042241 A KR 1020120042241A KR 20120042241 A KR20120042241 A KR 20120042241A KR 20130119237 A KR20130119237 A KR 20130119237A
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Abstract

본 발명은 자동추출장치 및 자동추출방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치는, 제공된 용기에 슬릿광을 조사(照射)하는 레이저 발생부; 상기 슬릿광이 상기 용기에서 반사된 슬릿반사광을 측정하여 상기 용기의 2차원 프로파일을 형성하는 이미지 센서; 상기 용기에 공급되는 유체의 높이를 측정하는 유체높이측정부; 및 상기 2차원 프로파일로부터 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이에 따라 설정하는 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 용기에 슬릿광을 조사(照射)하는 레이저 발생부; 상기 슬릿광이 상기 용기에서 반사된 슬릿반사광을 측정하여 상기 용기의 2차원 프로파일을 형성하는 이미지 센서; 상기 용기에 공급되는 유체의 높이를 측정하는 유체높이측정부; 및 상기 2차원 프로파일로부터 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이에 따라 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 2차원 프로파일의 극대값을 상기 용기의 높이로 설정하는 것으로서, 상기 극대값이 복수개이면, 상기 극대값의 평균값을 상기 용기의 높이로 설정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 2차원 프로파일의 극소값을 상기 용기의 바닥높이로 설정하고, 상기 용기의 바닥높이를 기준으로 상기 용기의 높이를 설정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 용기의 높이에서 기준값을 뺀 값이 상기 유체의 높이에 해당하면 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다.
여기서 상기 유체높이측정부는, 초음파센서, 마이크로 웨이브 센서, 레이저 센서 중 어느 하나일 수 있다.
여기서 상기 유체높이측정부는, 스폿광을 상기 유체의 표면에 조사하고, 상기 유체의 표면에서 반사되는 스폿반사광을 측정하여, 상기 유체의 높이를 검출할 수 있다.
여기서 상기 유체높이측정부는, 상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 이미지의 화소별 광량을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치는, 제어신호에 따라, 슬릿광 또는 스폿광을 조사(照射)하는 레이저 발생부; 상기 슬릿광이 용기에서 반사된 슬릿반사광 또는 상기 스폿광이 상기 용기에 공급된 유체의 표면에서 반사된 스폿반사광을 측정하는 이미지 센서; 및 상기 슬릿반사광을 이용하여 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 스폿반사광을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출하는 것으로서, 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이를 이용하여 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 레이저 발생부는, 상기 슬릿광을 생성하는 제1렌즈 및 상기 스폿광을 생성하는 제2렌즈를 포함하는 렌즈부를 더 포함하는 것으로서, 상기 제어신호에 따라 상기 제1렌즈 및 제2렌즈를 선택하여 상기 슬릿광 및 스폿광 중 어느 하나를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 제1렌즈는 굴절률 분포형 렌즈(rod lens) 또는 원주 렌즈(cylindrical lens)이고, 상기 제2렌즈는 투광렌즈일 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 이미지의 화소별 광량을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출할 수 있다.
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.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치의 기능을 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 용기높이측정부의 동작을 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치의 기능을 나타내는 블록도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 나타내는 순서도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법에서 용기높이검출단계를 나타내는 순서도이다.
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 블록도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치는, 용기높이측정부(10), 유체높이측정부(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다. 여기서, 도1(b)를 참조하면, 상기 용기높이측정부(10)는 레이저 발생부(11) 및 이미지 센서(12)를 포함할 수 있다.
이하, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출장치를 설명한다.
용기높이측정부(10)는, 제공된 용기(1)의 높이를 측정하는 것으로서, 슬릿광을 조사하여 용기(1)에 대한 2차원의 프로파일을 생성하고, 상기 2차원의 프로파일로부터 용기(1)의 높이를 측정할 수 있다. 상기 용기높이측정부(10)는, 도1(b)에 도시된 바와 같이 레이저 발생부(11) 및 이미지 센서(12)를 포함할 수 있다.
레이저 발생부(11)는, 슬릿광을 생성하여 제공된 용기(1)에 조사할 수 있다. 슬릿광은 레이저 빔을 굴절률 분포형 렌즈(rod lens) 또는 원주 렌즈(cylindrical lens)에 투과하여 생성하는 것으로서, 단면이 직선인 형태로 생성될 수 있다. 도2에는 상기 레이저 발생부(11)가 조사하는 슬릿광이 직선의 형태로 제시되어 있으나, 실제로는 도3(a)에 도시된 바와 같이 면의 형태로 상기 용기(1)에 조사될 수 있다.
도3(a)에 도시된 바와 같이, 슬릿광이 용기(1)에 조사되면, 상기 슬릿광은 용기(1)의 형상에 따라 변형되고, 상기 변형된 슬릿광은 상기 용기(1)에서 반사될 수 있다, 여기서, 상기 반사된 슬릿광을 슬릿반사광이라고 한다.
이미지 센서(12)는, 상기 슬릿광이 상기 용기(1)에서 반사된 슬릿반사광을 측정하여 용기의 2차원 프로파일을 형성할 수 있다. 상기 슬릿반사광은 슬릿광이 용기(1)의 형상에 따라 변형된 정보를 포함하고 있으므로, 상기 슬릿반사광으로부터 도3(b)와 같은 2차원 프로파일을 얻을 수 있다.
상기 레이저 발생부(11) 및 이미지 센서(12) 이용하여 상기 용기(1)의 2차원 프로파일을 구하는 것은 광 삼각법(optical triangulation)에 근거하는 것으로서, 상기 이미지 센서(12)에서 얻은 2차원 프로파일은 상기 제어부(30)로 전송될 수 있다.
유체높이측정부(20)는, 상기 용기(1)에 공급되는 유체의 높이를 측정할 수 있다. 상기 용기(1)는 유체토출구(2)에서 공급되는 유체를 저장하므로, 시간이 흐를수록 유체의 높이는 점차 높아지게 된다. 따라서, 상기 유체높이측정부(20)를 이용하여 유체의 높이를 지속적으로 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 유체높이측정부(20)는, 초음파센서, 마이크로 웨이브 센서, 레이저 센서 중 어느 하나를 포함하여 유체의 높이를 측정할 수 있다. 예를들어, 상기 초음파 센서를 활용하는 경우에는, 유체의 표면에 초음파를 조사하고, 초음파가 반사되어 돌아오는데 걸리는 반사시간을 측정하는 방식으로 유체의 높이를 확인할 수 있다. 이외에도 초음파 대신에 주파수가 더 짧은 마이크로 웨이브를 사용하는 마이크로 웨이브 센서를 활용하여 유체의 높이를 확인하는 것도 가능하다.
상기 레이저 센서를 이용하여 유체의 높이를 측정하는 경우에는, 유체의 표면에 스폿광을 조사하고, 유체의 표면에서 반사되는 스폿반사광을 측정하는 방식으로 유체의 높이를 검출할 수 있다. 여기서 상기 스폿광은, 레이저를 투광렌즈에 투과하는 방식으로 생성하는 것으로서, 상기 용기높이측정부(10)의 레이저발생부(11)와 동일한 구성에 대하여, 상기 레이저발생부(10)의 렌즈를 투광렌즈로 교체하여 상기 스폿광을 생성할 수 있다. 또한, 상기 스폿반사광은 상기 용기높이측정부(10)의 이미지 센서(12)와 동일한 구성으로 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 유체높이측정부(20)의 레이저 센서는, 상기 투광렌즈를 구비한 레이저발생부와 이미지 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스폿반사광을 이용하여 유체의 높이를 측정하는 경우에 있어서, 상기 유체높이측정부(20)는 상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 이미지의 화소별 광량을 이용하여 유체의 높이를 검출할 수 있다. 스폿광은 유체의 표면상의 일 지점(spot)에 레이저 빔을 조사하는 것으로서, 상기 유체 표면의 일 지점에서 반사된 스폿반사광은 유체의 표면상태에 따라 여러 각도로 분산되어 진행할 수 있다. 이와 같이 분산되어 흩어지는 스폿반사광은, 상기 레이저 센서와 유체의 표면사이의 거리가 멀수록 더 넓게 흩어지게 되며, 상기 레이저 센서로 입력되는 스폿반사광의 양은 적어지게 된다. 따라서, 상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 화소별 광량이 많을수록 유체의 높이가 높은 것으로 판별하고, 상기 화소별 광량이 적을수록 유체의 높이가 낮은 것으로 판별할 수 있다.
제어부(30)는, 상기 2차원 프로파일로부터 상기 용기(1)의 높이를 검출하고, 상기 용기(1)에 대한 유체의 공급량을 상기 용기(1)의 높이 및 상기 유체의 높이에 따라 설정할 수 있다.
상기 용기높이측정부(20)에서 측정한 2차원 프로파일이 상기 제어부(30)로 전송되면, 상기 제어부(30)는 상기 2차원 프로파일을 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 검출할 수 있다. 또한, 상기 유체높이측정부(30)에서 측정한 초음파 또는 마이크로 웨이브의 반사시간을 전송받아 이를 바탕으로 유체의 높이를 검출하거나, 상기 레이저 센서가 측정한 스폿반사광의 광량으로부터 유체의 높이를 검출하는 것도 가능하다.
상기 2차원 프로파일을 이용하여 상기 용기(1)의 높이를 검출하는 것과 관련하여, 상기 제어부(30)는 상기 2차원 프로파일의 극대값을 상기 용기(1)의 높이로 설정할 수 있다. 도2(a)와 같은 방식으로, 상기 레이저 발생부(11)와 이미지 센서(12)를 이용하여 상기 제공된 용기(1)의 2차원 프로파일을 생성하면, 도2(b)와 같은 형태의 그래프를 얻을 수 있다. 도2(b)를 살펴보면, 2개의 극대점(A, A')과 1개의 극소점(B)을 가지는 연속적인 함수형태의 그래프임을 확인할 수 있다. 여기서 상기 두 개의 극대점(A, A')은 상기 용기(1)의 높이에 해당하는 점이고, 상기 극소점(B)은 상기 용기(1)의 바닥 높이를 나타내는 점이다.
따라서, 상기 제어부(30)는 상기 이미지 프로파일에서 상기 극대점(A, A')의 높이를 측정함으로써, 상기 용기(1)의 높이를 검출할 수 있다. 다만, 상기 극대값(A, A')의 높이가 서로 다를 경우에는, 상기 극대점(A, A')의 높이를 평균한 값을 상기 용기(1)의 높이로 설정하거나, 상기 극대점(A, A')중에서 낮은 점의 높이를 상기 용기(1)의 높이로 설정할 수 있다.
여기서, 상기 극대점(A, A')은 상기 2차원 프로파일의 최대값과 같으므로, 상기 제어부(30)는 상기 이미지 프로파일 중에서 최대값을 상기 용기(1)의 높이로 검출하도록 할 수 있으며, 상기 극소점(B)은, 상기 극대점(A, A')사이의 범위내에서, 상기 2차원 프로파일의 최소값을 찾는 방식으로 구할 수 있다.
상기 제어부(30)로 상기 용기(1)의 높이를 검출할 때, 상기 제어부(30)는 상기 용기(1)의 바닥높이를 고려하여 상기 용기(1)의 높이를 검출할 수 있다. 상기 2차원 프로파일의 극소점(B)이 상기 용기(1)의 바닥높이에 해당하므로, 상기 극소점(B)의 높이를 기준높이로 하여 상기 용기(1)의 높이를 검출할 수 있다. 즉, 상기 극대점(A, A')의 높이와 상기 극소점(B)의 높이의 차를 상기 용기(1)의 높이로 설정할 수 있다. 또한, 상기 용기(1)에 유입되는 유체의 높이를 측정할 때, 상기 극소점(B)의 높이를 기준으로 상기 유체의 높이를 계산할 수 있다. 즉, 상기 유체높이측정부(20)에서 측정한 유체의 표면까지의 거리와 상기 용기(1)의 바닥높이의 차를 상기 유체의 높이로 설정할 수 있다.
여기서, 도2와 같이, 상기 용기(1)가 위치하는 용기 받침대가 구비되는 경우에는, 상기 용기(1)와 용기높이측정부(10), 상기 용기(1)와 유체높이측정부(20) 사이의 거리가 일정하게 유지되므로, 상기 극소점(B)의 높이 대신에 상기 용기(1)와 용기높이측정부(10) 사이의 거리를 상기 기준높이로 이용할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 용기(1)의 넘침을 방지하기 위하여, 상기 용기(1)의 높이에서 기준값을 뺀 값이 상기 유체의 높이에 해당하면 상기 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다. 즉, 상기 유체의 높이가 목표높이까지 공급되면 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다. 여기서 상기 기준값은 일정한 상수이거나, 상기 용기(1) 높이에 대한 특정한 비율일 수 있다. 예를들어, 용기의 높이보다 5cm 아래에서 유체의 공급을 중단하도록 설정하거나, 상기 용기의 높이의 90%까지 상기 유체를 공급하도록 상기 기준값을 설정할 수 있다. 상기 기준값은 사용자의 요구에 따라서 달리 설정될 수 있으며, 사용자로부터 상기 기준값을 직접 입력받도록 구현할 수도 있다.
추가적으로 상기 제어부(30)는, 상기 유체높이측정부(20)가 측정한 유체의 높이가 기 설정된 시간 이상 일정한 위치로 유지되면 상기 유체의 공급을 중단할 수 있다. 상기 유체가 용기(1)에 공급되고 있음에 불구하고, 상기 유체의 높이가 더 이상 상승하지 않는다는 것은, 상기 용기(1)에 구멍있다거나 상기 용기(1)가 정확한 위치에 위치하지 않는 등 상기 유체가 용기(1)에 제대로 공급되지 않는 상태에 해당하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 제어부(30)는 상기 유체의 공급을 중단하도록 하고, 상기 자동추출장치에 구비된 디스플레이 장치나 알림 장치를 통하여 사용자에게 상기 유체 공급에 이상이 있음을 알리도록 할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치의 기능을 나타내는 블록도이고, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도4(a)를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치는, 레이저 발생부(11), 이미지 센서(12) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다. 여기서 레이저 발생부(11)는 도4(b) 및 도4(c)에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(111), 제1렌즈(112) 및 제2렌즈(113)을 포함할 수 있다.
이하, 도4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동추출장치를 설명한다.
레이저 발생부(11)는, 제어신호에 따라 슬릿광(ray1) 또는 스폿광(ray2)을 조사할 수 있다. 상기 레이저 발생부(11)는 슬릿광(ray1) 및 스폿광(ray2)을 모두 생성할 수 있는 것으로서, 상기 슬릿광(ray1)을 이용하여 용기(1)의 높이를 측정하고, 이후 상기 스폿광(ray2)을 이용하여 상기 용기(1)에 공급된 유체의 높이를 측정하는 것이 가능하다.
상기 슬릿광(ray1) 및 스폿광(ray2)를 모두 생성하기 위하여, 상기 레이저 발생부(11)는, 도4(b) 및 도4(c)에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(laser source, 111), 제1렌즈(112) 및 제2렌즈(113)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1렌즈(112)는 상기 슬릿광(ray1)을 생성하는 것으로서 굴절률 분포형 렌즈 또는 원주 렌즈일 수 있으며, 제2렌즈(113)는 상기 스폿광(ray2)을 생성하는 것으로서 투광렌즈일 수 있다.
상기 레이저 발생부(11)는 다양한 실시예로 구현될 수 있으나, 도4(b)와 같이, 하나의 레이저 소스(111)로 구현하는 것도 가능하다. 즉, 상기 레이저 소스(111)가 생성한 레이저의 광경로를 제어신호에 따라 변경하여 상기 제1렌즈(111)와 제2렌즈(112) 중에 어느 하나로 상기 레이저가 진행하도록 조절할 수 있다. 또는 상기 레이저 소스(111)가 생성한 레이저의 진행경로 상에 상기 제1렌즈(111) 또는 제2렌즈(112)를 선택적으로 위치시켜 상기 레이저 발생부(11)에서 조사되는 레이저의 종류를 선택할 수 있다.
이외에도, 도4(b)와 같이, 두 개의 레이저 소스(111, 111')각각의 출력부에 제1렌즈(112) 및 제2렌즈(113)를 위치시킨 후, 입력되는 제어신호에 따라 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스(111, 111')를 선택하는 방식으로, 상기 레이저 발생부(11)에서 출력하는 레이저의 종류를 선택할 수 있다.
이미지 센서(12)는, 상기 슬릿광(ray1)이 용기(1)에서 반사된 슬릿반사광 또는 상기 스폿광(ray2)이 상기 용기(1)에 공급된 유체의 표면에서 반사된 스폿반사광을 측정할 수 있다. 즉, 상기 이미지 센서(12)는, 상기 슬릿반사광로부터 2차원 프로파일을 생성하여 상기 제어부(30)로 전송하고, 이후 상기 스폿반사광에 의한 이미지를 상기 제어부(30)로 전송할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 슬릿광 측정과 스폿광 측정을 하나의 이미지 센서(12)에서 수행하므로, 자동추출장치에서 필요한 이미지 센서(12)의 개수를 줄일 수 있다.
제어부(30)는, 상기 슬릿반사광을 이용하여 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 스폿반사광을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출하는 것으로서, 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이를 이용하여 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 설정할 수 있다. 상기 제어부(30)의 구체적인 동작은 앞서 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
도시하지는 않았으나, 상기 자동추출장치를 포함하는 정수기가 있을 수 있으며, 에스프레소 머신, 음료자판기 등 액체를 추출하는 다양한 장치에 대하여 상기 자동추출장치를 널리 활용할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법을 나타내는 순서도이다. 도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법은, 슬릿광 조사단계(S10), 2차원프로파일 생성단계(S20), 용기높이검출단계(S30), 유체높이검출 단계(S40) 및 출수중단단계(S50)를 포함할 수 있다.
슬릿광 조사단계(S10)는, 제공된 용기에 슬릿광을 조사할 수 있다. 슬릿광은 레이저 소스가 생성한 레이저를 굴절률 분포형 렌즈 또는 원주 렌즈에 투과하여 생성할 수 있다. 슬릿광은 단면이 직선인 레이저 빔으로서, 상기 용기 위로 조사될 수 있다. 슬릿광이 용기 위로 조사되면, 슬릿광은 용기의 형상에 따라 변형되고, 변형된 슬릿광은 용기에서 반사될 수 있다.
2차원 프로파일 생성단계(S20)는, 상기 슬릿광이 상기 용기에서 반사된 슬릿반사광을 이미지 센서로 측정하여 상기 용기의 2차원 프로파일을 형성할 수 있다. 반사된 슬릿반사광은, 슬릿광이 용기의 형상에 따라 변형된 정보를 포함하고 있으므로, 상기 슬릿반사광으로부터 상기 용기의 2차원 프로파일을 얻을 수 있다. 이미지 센서는 상기 이미지 센서를 이루는 화소로 입력되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 것으로서, 상기 이미지 센서로 입력되는 슬릿반사광을 전기적 신호로 변환하는 방식으로 상기 2차원 프로파일을 생성할 수 있다.
용기높이검출단계(S30)는, 상기 2차원 프로파일로부터 상기 용기의 높이를 검출할 수 있다. 상기 2차원 프로파일은 상기 슬릿광이 조사된 부분에 대한 프로파일을 포함하고 있으므로, 상기 용기의 바닥높이 및 최대 높이를 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 2차원 프로파일은 도3(b)와 같은 형태로 나타날 수 있으며, 여기서 상기 2차원 프로파일의 극대점(A, A')을 용기의 높이로 할 수 있다. 다만, 도3(b)는 극대점(A, A')이 두 개이므로 상기 극대점의 높이의 평균값을 상기 용기의 높이로 하거나, 상기 극대점(A, A')의 높이 중에서 낮은 값을 상기 용기의 높이로 할 수 있다. 또한, 상기 극소점(B)의 높이를 상기 용기의 바닥높이로 설정하고, 상기 바닥높이를 기준으로 상기 용기의 높이 및 유체의 높이를 측정하는 것도 가능하다.
유체높이측정단계(S40)는, 상기 용기에 공급된 유체의 높이를 측정할 수 있다. 상기 유체의 높이를 측정하는 방법은 다양하게 있을 수 있으며, 예를들면 초음파 센서를 이용하여 상기 유체의 높이를 측정할 수 있다. 즉, 상기 유체의 표면에 초음파를 조사한 후, 상기 초음파가 상기 초음파 센서로 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 상기 유체의 높이를 측정할 수 있다.
또는, 상기 유체의 표면에 스폿광을 조사하고, 상기 스폿광에 의한 이미지를 이미지 센서로 촬상하여, 상기 이미지 센서를 구성하는 각각의 화소가 이루는 광량을 비교하는 방식으로 상기 유체의 높이를 측정할 수 있다. 상기 스폿광이 상기 유체의 표면에서 반사되어 상기 이미지 센서로 입력되는 광량은 상기 이미지 센서와 상기 유체의 표면 사이의 거리가 가까울수록 증가하므로, 상기 화소의 광량을 이용하여 상기 유체의 높이를 측정할 수 있다.
출수중단단계(S50)는, 상기 측정된 유체의 높이가 상기 용기의 높이로부터 설정되는 기준높이에 도달하면 상기 용기에 대한 유체의 공급을 중단할 수 있다. 상기 2차원프로파일 생성단계(S20) 이후에 상기 용기로 유체가 공급되기 시작할 수 있으며, 상기 용기에 공급된 유체가 넘치지 않도록 적정량이 상기 용기에 공급되면 상기 용기에 대한 유체 공급을 중단할 필요가 있다. 따라서, 상기 출수중단단계(S50)는, 상기 유체의 높이가 기 설정된 기준높이에 도달하면 상기 유체의 공급을 중단하도록 할 수 있다. 예를들어, 상기 기준높이는 상기 용기의 높이로부터 5cm이하인 위치 또는 상기 용기의 높이의 90%에 해당하는 위치 등으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법은, 상기 유체의 높이를 측정하기 위한 별도의 구성을 포함하지 않고, 상기 용기의 높이를 측정하기 위한 구성을 이용하여 상기 유체의 높이를 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 유체높이검출단계(S40)는, 구체적으로, 스폿광조사과정(S41), 이미지 생성과정(S42) 및 유체높이측정과정(S43)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동추출방법의 유체높이검출단계(S40)를 설명한다.
스폿광조사과정(S41)은, 제어신호에 따라, 상기 용기에 공급된 유체의 표면에 상기 슬릿광 대신에 스폿광을 조사할 수 있다.
상기 제어신호는 상기 용기에 슬릿광 또는 스폿광을 조사하는 레이저 발생부에 전송되는 것으로서, 상기 제어신호에 따라 상기 레이저 발생부는 상기 슬릿광 또는 스폿광을 선택적으로 출력할 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 발생부는 레이저 빔을 생성하는 레이저 소스부, 슬릿광을 생성하는 제1렌즈 및 스폿광을 생성하는 제2렌즈를 포함하는 것으로서, 상기 제어신호에 따라 상기 레이저 빔의 진행경로에 상기 제1렌즈 또는 제2렌즈를 선택적으로 위치시키는 것일 수 있다. 또는 상기 제1렌즈 및 제2렌즈의 위치는 고정해 두고, 상기 레이저 빔의 진행경로를 변경하여 상기 레이저 빔이 상기 제1렌즈 또는 제2렌즈에 선택적으로 투과하는 것일 수 있다
이미지생성과정(S42)은, 상기 스폿광이 상기 유체의 표면에서 반사된 스폿반사광을 상기 이미지센서로 측정하여 상기 스폿반사광에 의한 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 상기 슬릿반사광을 감지하여 상기 2차원 프로파일을 생성하였던 이미지 센서와 동일한 이미지 센서로 상기 스폿반사광을 입력받을 수 있으며, 상기 스폿반사광에 이미지를 생성할 수 있다. 상기 스폿반사광에 의한 이미지는 상기 유체의 표면과 상기 이미지 센서 사이의 거리에 따라 각각의 화소별 광량이 달라질 수 있다.
유체높이측정과정(S43)은, 상기 이미지를 구성하는 화소별 광량을 추출하여 상기 유체의 높이를 검출할 수 있다. 상기 스폿광은 유체의 표면상의 일 지점에 레이저 빔을 조사하는 것으로서, 상기 유체 표면의 일 지점에서 반사된 스폿반사광은 상기 유체의 표면상태에 따라 여러 각도로 분산되어 진행할 수 있다. 이와 같이 분산되어 흩어지는 스폿반사광은, 상기 이미지 센서와 유체의 표면 사이의 거리가 멀수록 더 넓게 흩어지게 되며, 상기 이미지 센서로 입력되는 스폿반사광을 적어지게 된다. 따라서, 상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 화소별 광량이 많을수록 상기 유체의 높이가 높은 것으로 판별하고, 상기 화소별 광량이 적을수록 상기 유체의 높이가 낮은 것으로 판별할 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.
10: 용기높이측정부 11: 레이저 발생부
12: 이미지 센서 20: 유체높이측정부
30: 제어부 111, 111': 레이저 소스
112: 제1렌즈 113: 제2렌즈
S10: 슬릿광조사단계 S20: 2차원프로파일생성단계
S30: 용기높이검출단계 S40: 유체높이검출단계
S41: 스폿광조사과정 S42: 이미지 생성과정
S43: 용기높이측정과정 S50: 출수중단단계

Claims (11)

  1. 제공된 용기에 슬릿광을 조사(照射)하는 레이저 발생부;
    상기 슬릿광이 상기 용기에서 반사된 슬릿반사광을 측정하여 상기 용기의 2차원 프로파일을 형성하는 이미지 센서;
    상기 용기에 공급되는 유체의 높이를 측정하는 유체높이측정부; 및
    상기 2차원 프로파일로부터 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이에 따라 설정하는 제어부를 포함하는 자동추출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 2차원 프로파일의 극대값을 상기 용기의 높이로 설정하는 것으로서, 상기 극대값이 복수개이면, 상기 극대값의 평균값을 상기 용기의 높이로 설정하는 자동추출장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 2차원 프로파일의 극소값을 상기 용기의 바닥높이로 설정하고, 상기 용기의 바닥높이를 기준으로 상기 용기의 높이를 설정하는 자동추출장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 용기의 높이에서 기준값을 뺀 값이 상기 유체의 높이에 해당하면 상기 유체의 공급을 중단하는 자동추출장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유체높이측정부는
    초음파센서, 마이크로 웨이브 센서, 레이저 센서 중 어느 하나인 자동추출장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유체높이측정부는
    스폿광을 상기 유체의 표면에 조사하고, 상기 유체의 표면에서 반사되는 스폿반사광을 측정하여, 상기 유체의 높이를 검출하는 자동추출장치.
  7. 제7항에 있어서, 상기 유체높이측정부는
    상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 이미지의 화소별 광량을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출하는 자동추출장치.
  8. 제어신호에 따라, 슬릿광 또는 스폿광을 조사(照射)하는 레이저 발생부;
    상기 슬릿광이 용기에서 반사된 슬릿반사광 또는 상기 스폿광이 상기 용기에 공급된 유체의 표면에서 반사된 스폿반사광을 측정하는 이미지 센서; 및
    상기 슬릿반사광을 이용하여 상기 용기의 높이를 검출하고, 상기 스폿반사광을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출하는 것으로서, 상기 용기의 높이 및 상기 유체의 높이를 이용하여 상기 용기에 대한 유체의 공급량을 설정하는 제어부를 포함하는 자동추출장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 레이저 발생부는
    상기 슬릿광을 생성하는 제1렌즈 및 상기 스폿광을 생성하는 제2렌즈를 포함하는 렌즈부를 더 포함하는 것으로서,
    상기 제어신호에 따라 상기 제1렌즈 및 제2렌즈를 선택하여 상기 슬릿광 및 스폿광 중 어느 하나를 생성하는 자동추출장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 굴절률 분포형 렌즈(rod lens) 또는 원주 렌즈(cylindrical lens)이고, 상기 제2렌즈는 투광렌즈인 자동추출장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 스폿반사광에 의하여 형성되는 이미지의 화소별 광량을 이용하여 상기 유체의 높이를 검출하는 자동추출장치.
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