KR20180028619A - 비접촉식 변사 검출 센서 - Google Patents

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KR20180028619A
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김수태
이재용
이대희
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김수태
재단법인 한국섬유기계융합연구원
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Abstract

본 발명은 변사 검출 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광센서와 수광센서를 이루는 복수의 LED들을 적어도 두 개 이상의 그룹으로 구분하고 각 그룹마다 멀티플렉스와 선택출력 증폭부를 하나씩 구비하게 함으로써, 각 그룹에 속하는 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 전달받는 멀티플렉스에서 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 증폭한 후 변사 위치 판단에 활용하게 함으로써 각 수광센서마다 신호증폭기와 신호비교기를 구비하지 않게 하여 전체적인 구조를 간소화시킴과 아울러, 수광센서에서 수신될 수 있는 적외선 신호의 아날로그 값을 적어도 두 개 이상의 검출단계로 나누고 각 검출단계에 상응하는 아날로그 값을 설정해 놓음으로써, 하나의 수광센서를 이용하여 감지할 수 있는 단계를 복수화하여 변사의 위치 변화를 판단할 수 있는 분해능을 향상시킬 수 있게 한 비접촉식 변사 검출 센서에 관한 것이다.

Description

비접촉식 변사 검출 센서{NON-CONTACT TYPE SELVEDGE DETECTING SENSOR}
본 발명은 변사 검출 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광센서와 수광센서를 이루는 복수의 LED들을 적어도 두 개 이상의 그룹으로 구분하고 각 그룹마다 멀티플렉스와 선택출력 증폭부를 하나씩 구비하게 함으로써, 각 그룹에 속하는 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 전달받는 멀티플렉스에서 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 증폭한 후 변사 위치 판단에 활용하게 함으로써 각 수광센서마다 신호증폭기와 신호비교기를 구비하지 않게 하여 전체적인 구조를 간소화시킴과 아울러, 수광센서에서 수신될 수 있는 적외선 신호의 아날로그 값을 적어도 두 개 이상의 검출단계로 나누고 각 검출단계에 상응하는 아날로그 값을 설정해 놓음으로써, 하나의 수광센서를 이용하여 감지할 수 있는 단계를 복수화하여 변사의 위치 변화를 판단할 수 있는 분해능을 향상시킬 수 있게 한 비접촉식 변사 검출 센서에 관한 것이다.
일반적으로 원단의 형질을 만드는 후가공시 텐터기(Tenter Machine)에서는 원단의 가장자리 부분을 핀이나 클립으로 파지하게 되는데, 이처럼 핀이나 클립에 의해 파지된 원단의 가장자리 부분에는 흠집이 발생하게 되므로, 이러한 흠집이 있는 원단을 말아서 보관 또는 포장을 할 경우 도 1에 도시된 바와 같이 흠집이 생긴 변사(selvedge) 부분이 다른 부분보다 부풀어 올라 전체적인 원단의 변형이 발생되곤 하였다.
그에 따라, 흠집이 발생된 원단의 변사부분을 잘라내는 것이 필요하게 되며, 이를 위해 텐터기의 말단에 변사 커팅 장치를 위치시킨 후, 텐터기에서 공급되는 원단의 변사(원단 가장자리)를 감지하면서 모터를 제어함으로써 원단의 가장자리를 일정하게 절단하여 원단 폭을 일정하게 유지할 수 있게 한다.
현재 원단 가공현장에서는 칼날의 위치가 고정되어 있어, 공급되는 원단의 변사 위치에 따른 조절이 불가능한 구조의 고정형 변사 커팅 장치가 많이 사용되고 있으며, 원단의 변사 위치를 감지하여 칼날의 위치를 조절할 수 있게 한 변사 추정 커팅 장치로는 독일 EL사의 제품이 가장 발전된 형태의 장치로 사용되고 있다.
이와 같이 원단의 변사 위치를 판단하거나 추정하여 그 위치로부터 일정 거리 이내의 영역을 텐터기에서의 핀닝(pinning)에 의해 손상되어 커팅해야 할 영역으로 판단하기 위해서는 텐터기에서 가공된 후 공급되는 원단의 변사 위치를 정확하게 판단하거나 추정할 수 있는 변사 검출 센서가 필요하게 된다.
그에 따라, 원단에 의해 가려지는 영역과 그렇지 않은 영역을 구분하여 원단의 변사 위치, 즉 에지부분을 판단할 수 있게 한 다양한 형태의 변사 검출 센서들이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 변사 검출 센서로는 레이저를 이용하는 형태와 적외선을 이용하는 형태가 주로 사용되고 있는데, 레이저를 이용하는 형태의 센서는 고가일 뿐만 아니라 검출하고자 하는 대상에 따라 그 크기를 자유롭게 확장하기 어려운 한계가 있었는바, 원단 가공과 관련된 변사 커팅 장치에는 널리 사용되지 못하는 문제점이 있었다.
그에 따라, 변사 커팅 장치에 적용되는 변사 검출 센서로는 독일 EL사의 제품에 적용된 것처럼 적외선을 이용하는 형태의 센서가 이용됨이 일반적이다,
이처럼 적외선을 이용하는 형태의 변사 검출 센서는 크게 직접 반사형과, 밀러 반사형과, 투수광 분리형의 세 종류로 구분할 수 있다. 상기 직접 반사형의 경우 투광센서와 수광센서가 동일한 쪽에 함께 위치하며 원단에서 직접 반사되는 적외선을 감지하여 변사를 검출하게 되는데, 이 경우 센서의 구조는 간단하지만 원단의 명암과 표면조도에 따라 변사검출 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 밀러 반사형의 경우에도 투광센서와 수광센서가 동일한 쪽에 함께 위치하고 반대쪽에는 밀러를 위치시켜, 밀러에 반사되는 적외선을 감지하면서 변사를 검출하게 되는데, 이 경우 원단 특성에 따른 오차는 줄일 수 있으나, 형광등이나 기타 조명에 대한 외란에 따른 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 투수광 분리형의 경우 투광센서와 수광센서가 분리되어 각각 다른 쪽에 1 : 1로 배치됨으로써 변사 검출 오차를 감소시킬 수 있는 장점이 있으나, 투광센서와 수광센서의 개수 증가로 인하여 전체적인 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 투수광 분리형의 경우 원단에 의해 가려진 부위라도 주변의 LED에서 전송된 빛의 회절에 의해 수광센서에서 이를 감지할 수 있게 되는바, 그 검출 오차를 감소시키기 위해서는 보다 많은 투광센서와 수광센서가 필요하면 이러한 센서들의 배치간격도 아주 좁게 하여야 하였는바, 검출 오차 감소를 위해서는 구조의 복잡도가 증가하게 되는 것을 피하기 어려운 문제점이 있었다.
그에 따라, 독일 EL사의 제품에서는 변사 검출 오차를 감소시킬 수 있는 투수광 분리형 구조의 변사 검출 센서를 채택하면서, 도 2에 도시된 바와 같이 발광부가 80개의 발광다이오드들로 이루어지고 수광부도 80개의 발광다이오드들로 이루어지도록 배치하고, 각 수광부마다 신호증폭부와 신호비교부를 구비하게 함으로써 각 발광부에서 전송되는 적외선 신호가 그에 대응되는 수광부에 전달되는지의 여부를 판단할 수 있도록 구성되었다.
이와 같이 80개의 투광센서와 수광센서를 1mm 간격으로 배치하여 각 수광센서에서 입력된 신호를 신호증폭부에서 일정배율로 증폭한 후, 신호비교부에서 설정된 기준값과 비교하여 기준값 이상의 신호가 감지되면 원단이 있는 것으로 판단할 수 있게 하였는바, 투광센서의 배치간격이 약 1mm의 단위로 원단의 유무를 판단할 수 있었다.
그러나, 이러한 종래의 투수광 분리형 구조의 변사 검출 센서는 80개의 발광부(발광부 #1 ~ 발광부 #80)와 80개의 수광부가 구비되어야 하며, 각 수광부에서는 수신한 적외선신호를 증폭하고 비교하기 위한 신호증폭부와 신호비교부가 구비되어야 하였는바, 적외선을 수신하는 80개의 LED와, 각 LED에 입력단이 연결되어 있는 80개의 신호증폭부(신호증폭부 #1 ~ 신호증폭부 #80)와, 각 신호증폭부에서 증폭된 신호를 비교하여 원단에 가려지는지 여부를 독립적으로 판단하기 위한 80개의 신호비교부(신호비교부 #1 ~ 신호비교부 #80)를 포함하여야 하였고, 변사의 위치를 추정하기 위해 80개의 신호비교부에서 전송되는 결과 값을 모두 입력으로 수신할 수 있는 마이크로프로세서가 구비되어야 하였는바, 그 구조가 너무 복잡할 뿐만 아니라, 사용중 고장의 위험도 높아지게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1280593호 대한민국 등록특허공보 제10-1186783호 대한민국 공개특허공보 제10-1996-0010986호
본 발명은 발광센서와 수광센서를 이루는 복수의 LED들을 적어도 두 개 이상의 그룹으로 구분하고 각 그룹마다 멀티플렉스와 선택출력 증폭부를 하나씩 구비하게 함으로써, 각 그룹에 속하는 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 전달받는 멀티플렉스에서 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 증폭한 후 변사 위치 판단에 활용하게 함으로써 각 수광센서마다 신호증폭기와 신호비교기를 구비하지 않게 하여 전체적인 구조를 간소화시킴과 아울러, 수광센서에서 수신될 수 있는 적외선 신호의 아날로그 값을 적어도 두 개 이상의 검출단계로 나누고 각 검출단계에 상응하는 아날로그 값을 설정해 놓음으로써, 하나의 수광센서를 이용하여 감지할 수 있는 단계를 복수화하여 변사의 위치 변화를 판단할 수 있는 분해능을 향상시킬 수 있게 한 비접촉식 변사 검출 센서를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 비접촉식 변사 검출 센서는,
변사의 위치를 검출하려는 원단을 위치시킬 수 있게 일 측이 개방되어 있으며, 원단이 위치하는 센싱공간의 상부와 하부에 다수의 LED가 배치될 수 있는 바디 케이스; 상기 센싱공간의 하부에 설치되어 상부를 향해 적외선을 조사하는 복수의 발광센서; 상기 발광센서에 대응되는 개수로 이루어지며, 상기 센싱공간의 상부에 설치되어 하부에서 조사되는 발광센서의 적외선을 수신하는 복수의 수광센서; 상기 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각각 전달받은 후, 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 각 수광센서의 고유 식별정보와 함께 전달하는 멀티플렉서; 상기 멀티플렉서에서 증폭이 필요한 것으로 선택된 후 전달되는 적외선 신호의 아날로그 값을 증폭시키는 선택출력 증폭부; 및 원단에 의해 전혀 가려지지 않은 상태에서 수신되는 적외선 신호의 최대값을 적어도 2개 이상의 검출단계로 나누고, 각 검출단계에 상응하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정해 놓은 후, 상기 선택출력 증폭부에서 증폭된 값이 어느 검출단계에 속하는지 여부를 비교 판단하여 변사의 위치를 추정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 멀티플렉서는, 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각 수광센서로부터 수신한 후, 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 상기 선택출력 증폭부로 전송할 수 있는 아날로그 멀티플렉서로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광센서와 수광센서는 복수의 LED들로 이루어진 적어도 2개 이상의 그룹으로 구분되고, 해당 그룹에 속하는 수광센서에서의 아날로그 입력을 독립적으로 처리할 수 있는 멀티플렉서가 상기 수광센서의 각 그룹마다 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광센서와 수광센서는 각각 32개의 LED로 이루어지고, 중앙부분을 중심으로 하여 일 측에 위치하는 각 16개의 LED는 제1발광부와 제1수광부로 설정되고, 타 측에 위치하는 각 16개의 LED는 제2발광부와 제2수광부로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멀티플렉서는, 상기 제1수광부를 이루는 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제1멀티플렉서와, 상기 제2수광부를 이루는 나머지 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제2멀티플렉서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 원단에 의해 전혀 가려지지 않고 발광센서에서 조사된 후 수광센서로 유입되는 상태의 적외선 신호 값을 최대값으로 설정하고, 원단에 의해 가려져 적외선 신호가 하나도 유입되지 않는 상태의 적외선 신호 값을 최소값으로 설정한 후, 상기 최소값에서 최대값에 이르는 구간 내의 아날로그 값을 총 5개의 검출단계로 나누어, 각 검출단계에 속하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 0.5mm 단위마다 변사의 위치 변화를 판단할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발광센서와 수광센서를 이루는 복수의 LED들을 적어도 두 개 이상의 그룹으로 구분하고 각 그룹마다 멀티플렉스와 선택출력 증폭부를 하나씩 구비하게 함으로써, 각 수광센서마다 신호증폭기와 신호비교기를 구비하지 않게 하여 전체적인 구조를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 수광센서에서 수신될 수 있는 적외선 신호의 아날로그 값을 적어도 두 개 이상의 검출단계로 나누고 각 검출단계에 상응하는 아날로그 값을 설정해 놓음으로써, 하나의 수광센서를 이용하여 감지할 수 있는 단계를 복수화하여 변사의 위치 변화를 판단할 수 있는 분해능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 변사부분이 부풀어 오른 원단을 나타내는 예시 사진.
도 2는 종래 변사 검출 센서의 회로 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 케이스 및 PCB 분해 사진.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 전체 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 회로 블록 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 수광센서와 멀티플렉서의 연결 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 신호증폭부와 제어부의 연결 회로도.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 케이스 및 PCB 분해 사진이며, 도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 전체 회로도이고, 도 6은 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서의 회로 블록 구성도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 변사 검출 센서는, 변사의 위치를 검출하려는 원단을 위치시킬 수 있게 일 측이 개방되어 있으며 원단이 위치하는 센싱공간의 상부와 하부에 다수의 LED가 배치될 수 있는 바디 케이스(100)와, 상기 바디 케이스에 원단이 위치하는 센싱공간의 하부에 설치되어 상부를 향해 적외선을 조사하는 복수의 발광센서(200)와, 상기 발광센서에 대응되는 개수로 이루어지며 상기 바디 케이스에 원단이 위치하는 센싱공간의 상부에 설치되어 하부에서 조사되는 발광센서의 적외선을 수신하는 복수의 수광센서(300)와, 상기 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각각 전달받은 후 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 각 수광센서의 고유 식별정보와 함께 전달하는 멀티플렉서(400)와, 상기 멀티플렉서에서 증폭이 필요한 것으로 선택된 후 전달되는 적외선 신호의 아날로그 값을 증폭시키는 선택출력 증폭부(500)와, 원단에 의해 전혀 가려지지 않은 상태에서 수신되는 적외선 신호의 최대값을 적어도 2개 이상의 검출단계로 나누고 각 검출단계에 상응하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정해 놓은 후 상기 선택출력 증폭부에서 증폭된 값이 어느 검출단계에 속하는지 여부를 비교 판단하여 변사의 위치를 추정하는 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
상기 바디 케이스(100)는, 텐터기에서 후가공된 후 공급되는 원단이 지나가는 동안 변사의 위치를 검출할 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이 일 측이 개방되어 있어 대략 ‘⊃’형상을 이루도록 구성된다. 이때, 변사가 놓이는 내측 공간은 변사의 위치를 검출하려는 원단이 위치하는 센싱공간이 되며, 하부에는 다수의 발광센서(200)들이 배열되어 있고, 상부에는 다수의 수광센서(300)들이 배열되어 있어, 센싱공간에 위치하는 원단에 의해 가려지는 영역과 그렇지 않은 영역에 대한 판단이 이루어질 수 있게 된다.
이러한 상기 바디 케이스(100)는 도 4에 나타난 바와 같이 발광센서(200)들이 배열되는 내측 하부와 수광센서(300)들이 배열되는 내측 상부가 내측 공간을 향하여 관통되어 있어, 발광센서와 수광센서가 노출된 상태로 배치될 수 있게 함으로써, 원단이 아닌 다른 수단에 의해 발광센서에서 조사되는 빛이 수광센서를 향하여 전달되는 것이 방해받지 않게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발광센서(200)는, 상기 바디 케이스(100)의 내측 공간 하부에 설치되어, 상기 센싱공간을 가로질러 수광센서에 이르도록 적외선을 조사하는 다수의 발광다이오드(LED)로 구성된다.
또한, 상기 수광센서(300)는, 상기 바디 케이스(100)의 내측 공간 상부에 설치되어, 상기 발광센서에서 조사된 후 상기 센싱공간을 가로질러 전달되는 적외선 신호를 수신하는 다수의 발광다이오드(LED)로 구성된다.
그에 따라, 상기 발광센서(200)와 수광센서(300)는 통상적인 투수광 분리형과 마찬가지로, 1 : 1로 배치되는 것이 바람직하며, 적외선 신호의 직진성을 고려할 때 발광센서의 수직 상부에 대응되는 수광센서가 배치될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수광센서에 발광센서에서 조사된 적외선 신호를 제외한 작업현장 주변의 다른 빛이 함께 유입되어 변사 검출 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있도록, 수광센서(300)가 내측공간의 상부에 배치되고 발광센서(200)가 내측공간의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 발광센서와 수광센서는 도 4에 나타난 바와 같이 각각 하나의 인쇄회로기판(PCB)에 지그재그 형태로 2단 배열을 이루며 설치된 후, 인쇄회로기판을 상기 바디 케이스의 내측 공간 하부와 상부에 결합하여 배치가 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 발광센서와 수광센서 각각 80개의 LED로 구성되던 종래의 변사 검출 센서와 달리, 상기 실시예에서는 발광센서와 수광센서 각각 32개의 LED로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 종래의 변사 검출 센서보다 적은 수의 LED를 이용함으로써 변사 검출 센서 자체의 복잡성을 감소시키면서도, 하나의 수광센서에서 수신되는 적외선 신호의 아날로그 값을 다수의 검출단계(예를 들어, 5단계)로 나누어 변사의 위치를 판단할 수 있게 함으로써, 수광센서에서의 적외선 신호 검출 여부 유무만을 판단의 기준으로 하던 종래의 변사 검출 센서보다 우수한 분해능을 구현할 수 있게 된다.
또한, 상기 발광센서(200)와 수광센서(300)는 각각 32개의 LED로 이루어지되, 중앙부분을 중심으로 하여 일 측에 위치하는 16개의 LED는 제1발광부와 제1수광부로 설정하고, 타 측에 위치하는 16개의 LED는 제2발광부와 제2수광부로 설정함으로써, 중앙 부분을 기준으로 하여 변사의 위치가 제1발광부측으로 또는 제2발광부측으로 어느 정도 변경되었는지를 간편하게 판단할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 발광센서와 수광센서를 이루는 LED의 개수는 32개에 의해 제한되지 않고 구현하고자 하는 분해능에 따라 그 개수를 증감시킬 수 있고, 적외선 신호의 아날로그 값을 나누는 검출단계의 개수도 증감시킬 수 있음은 물론이다.
상기 멀티플렉서(400)는 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각 수광센서(300)로부터 수신한 후, 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 상기 선택출력 증폭부(500)로 전송할 수 있는 아날로그 멀티플렉서로 구성된다.
이때, 상기 멀티플렉서(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙부분을 중심으로 하여 일 측에 위치하는 16개의 제1수광부에 입력단자가 연결되어 있어 상기 제1수광부를 이루는 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제1멀티플렉서(아날로그 멀티플렉스 #1)와, 타 측에 위치하는 16개의 제2수광부에 입력단자가 연결되어 있어 상기 제2수광부를 이루는 나머지 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제2멀티플렉서(아날로그 멀티플렉스 #2)로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 하나의 멀티플렉서에서 수광센서들에서 전송되는 모든 신호를 처리하도록 구성될 수도 있으나, 멀티플렉서와 그 출력단에 연결되어 있는 선택출력 증폭부에서의 신호처리 효율을 고려함과 아울러, 중앙부분을 중심으로 원단의 변사 위치가 제1수광부 또는 제2수광부 중 어느 한 쪽으로 치우친 형태로만 나타나게 되므로, 상술한 바와 같이 발광센서와 수광센서를 그룹화한 개수에 따라 독립적인 멀티플렉서가 구비되게 하는 것이 바람직하다.
상기 선택출력 증폭부(500)는, 각 멀티플렉서(400)의 출력단에 연결되어 있어 멀티플렉서에서 증폭이 필요한 것으로 선택된 적외선 신호의 아날로그 값을 입력받아 상기 제어부에서 변사 위치 검출을 위한 크기 비교에 필요한 정도까지 증폭한 후 상기 제어부(600)로 전달하도록 구성된다.
그에 따라, 하나의 수광센서마다 수신한 적외선 신호를 증폭해야 하였던 종래의 투수광 분리형 변사 검출 센서와 달리, 다수의 수광센서들로 이루어진(상기 실시예에서는 16개씩의 수광센서들로 이루어진) 제1수광부 또는 제2수광부마다 하나의 선택출력 증폭부(500)만 구비되어도 변사 위치 판단이 가능하게 되므로, 변사 검출 센서 자체의 기계적인 복잡성을 간소화할 수 있게 된다.
따라서, 종래의 투수광 분리형 변사 검출 센서의 경우에는 80개의 발광센서와 80개의 수광센서를 구비하고, 80개의 수광센서에는 각각 신호증폭부와 신호비교부가 설치되어야 하였는바, 80개의 신호증폭부와 신호비교부가 필요하였지만, 본 발명에서 따른 변사 검출 센서의 경우에는 32개의 발광센서와 32개의 수광센서를 구비하고, 수광센서를 16개씩의 제1 및 제2수광부로 그룹화한 후 제1수광부와 제2수광부마다 하나씩의 멀티플렉서(400)와 하나씩의 선택출력 증폭부(500)를 설치함으로써, LED의 개수뿐만 아니라, 증폭부와 비교부의 개수도 현저히 절감하여 복잡성을 간소화할 수 있게 된다.
상기 제어부(600)는, 상기 선택출력 증폭부(500)에서 전송되는 증폭된 신호를 수신하여 수광센서에서 수신한 적외선 신호가 어느 검출단계에 상응하는 빛을 수신하였는지 판단하여 변사의 검출 위치를 추정할 수 있는 마이크로프로세서(MCU)로 구성된다.
이를 위하여, 상기 제어부(600)는 원단에 의해 전혀 가려지지 않은 상태에서 수신되는 적외선 신호의 최대값을 다수의 검출단계로 나누고, 각 검출단계에 상응하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정해야 한다.
그에 따라, 상기 실시예에서는 원단에 의해 전혀 가려지지 않고 발광센서에서 조사된 후 수광센서로 유입되는 상태의 적외선 신호 값을 최대값으로 설정하고, 원단에 의해 가려져 적외선 신호가 하나도 유입되지 않는 상태의 적외선 신호 값을 최소값으로 설정한 후, 이를 총 5개의 검출단계로 나눔으로써, 수광센서에서 수신된 빛이 원단의 변사 주변에 있는 발광센서들에서 조사된 후 반사 또는 회절되면서 유입되는 다양한 크기의 적외선 신호를 변사 위치 판단에 활용할 수 있게 함으로써, 0.5mm 단위에 이르기까지 정밀하고 정확한 판단이 가능하게 된다.
또한, 상기 제어부(600)에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 선택출력 증폭부(도 6에서는 신호증폭부 #1, 신호증폭부 #2로 도시됨)에서 증폭된 후 전달되는 값을 수신하여 5개의 검출단계 중 어느 단계에 속하는지 결정한 후 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있도록 A/D 컨버터가 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 발광센서와 수광센서를 그룹화(제1수광부 및 제2수광부)한 후, 각 그룹에 속하는 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각 그룹마다 독립적으로 구비되어 있는 멀티플렉서로 전송하여 증폭이 필요한 아날로그 값을 선택할 수 있게 함으로써, 모든 수광센서마다 신호증폭부와 신호비교부를 구비하지 않고도 변사 검출이 가능하게 되었는바, 변사 검출 센서를 구현하기 위해 필요한 회로부품의 개수를 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 각 수광센서에서 수신하게 되는 적외선 신호의 아날로그 값을 최소값에서 최대값에 이르도록 다수의 검출단계로 나눈 후, 수광센서에서 수신된 아날로그 값이 어느 검출단계에 속하게 되는지 판단하여 변사의 위치를 추정할 수 있게 함으로써, 종래의 변사 검출 센서보다 적은 개수의 LED를 이용하면서도 보다 정밀한 판단이 가능하게 된다.
그에 따라, 80개 센서의 배열간격을 1mm로 배치하여 전체검출구간인 80mm내에서 1mm 단위마다 변사의 위치 변화를 판단할 수 있었던 종래의 변사 검출 센서와 달리, 상기 실시예에서는 반지름이 2.5mm인 LED를 발광센서 및 수광센서로 채택하면서도, 수광센서에서 수신하는 적외선 신호의 아날로그 값을 상기 제어부에서 5개의 검출단계로 나누어 판단하게 함으로써 변사의 위치 변화를 약 0.5mm 단위마다 판단할 수 있으므로, 변사 검출 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 바디 케이스 200 : 발광센서
300 : 수광센서 400 : 멀티플렉서
500 : 선택출력 증폭부 600 : 제어부

Claims (7)

  1. 변사의 위치를 검출하려는 원단을 위치시킬 수 있게 일 측이 개방되어 있으며, 원단이 위치하는 센싱공간의 상부와 하부에 다수의 LED가 배치될 수 있는 바디 케이스;
    상기 센싱공간의 하부에 설치되어 상부를 향해 적외선을 조사하는 복수의 발광센서;
    상기 발광센서에 대응되는 개수로 이루어지며, 상기 센싱공간의 상부에 설치되어 하부에서 조사되는 발광센서의 적외선을 수신하는 복수의 수광센서;
    상기 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각각 전달받은 후, 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 각 수광센서의 고유 식별정보와 함께 전달하는 멀티플렉서;
    상기 멀티플렉서에서 증폭이 필요한 것으로 선택된 후 전달되는 적외선 신호의 아날로그 값을 증폭시키는 선택출력 증폭부; 및
    원단에 의해 전혀 가려지지 않은 상태에서 수신되는 적외선 신호의 최대값을 적어도 2개 이상의 검출단계로 나누고, 각 검출단계에 상응하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정해 놓은 후, 상기 선택출력 증폭부에서 증폭된 값이 어느 검출단계에 속하는지 여부를 비교 판단하여 변사의 위치를 추정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는, 복수의 수광센서에서 수신한 적외선 신호의 아날로그 값을 각 수광센서로부터 수신한 후, 증폭이 필요한 적외선 신호를 선택하여 상기 선택출력 증폭부로 전송할 수 있는 아날로그 멀티플렉서로 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광센서와 수광센서는 복수의 LED들로 이루어진 적어도 2개 이상의 그룹으로 구분되고, 해당 그룹에 속하는 수광센서에서의 아날로그 입력을 독립적으로 처리할 수 있는 멀티플렉서가 상기 수광센서의 각 그룹마다 구비되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광센서와 수광센서는 각각 32개의 LED로 이루어지고, 중앙부분을 중심으로 하여 일 측에 위치하는 각 16개의 LED는 제1발광부와 제1수광부로 설정되고, 타 측에 위치하는 각 16개의 LED는 제2발광부와 제2수광부로 설정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는,
    상기 제1수광부를 이루는 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제1멀티플렉서와, 상기 제2수광부를 이루는 나머지 16개 수광센서들에서의 아날로그 입력을 처리할 수 있는 제2멀티플렉서로 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 원단에 의해 전혀 가려지지 않고 발광센서에서 조사된 후 수광센서로 유입되는 상태의 적외선 신호 값을 최대값으로 설정하고, 원단에 의해 가려져 적외선 신호가 하나도 유입되지 않는 상태의 적외선 신호 값을 최소값으로 설정한 후, 상기 최소값에서 최대값에 이르는 구간 내의 아날로그 값을 총 5개의 검출단계로 나누어, 각 검출단계에 속하는 적외선 신호의 아날로그 값을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 0.5mm 단위마다 변사의 위치 변화를 판단할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 변사 검출 센서.
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WO2019177303A1 (ko) 2018-03-12 2019-09-19 주식회사 엘지화학 과방전 방지 장치
WO2020261081A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 3M Innovative Properties Company State detection of material surfaces of wearable objects using color sensing

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