KR20190069245A - 원적외선으로 사람을 인식하고, 가변저항 값으로 사람의 위치정보를 정하여 자동으로 돌아가는 인체감지센서 테이블 - Google Patents

원적외선으로 사람을 인식하고, 가변저항 값으로 사람의 위치정보를 정하여 자동으로 돌아가는 인체감지센서 테이블 Download PDF

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Abstract

평상시에는 ⑦ 센서 구동모터가 돌아간다. ⑦ 센서 구동모터가 돌면 주축에 있는 기어가 돈다. 주축에 있는 기어는 사람을 감지하는 원적외선 감지센서가 부착 되어있으므로 사람들이 테이블 위에 있는 전시품 및 물건 쪽으로 다가갈 경우, ⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)가 사람을 인식하고 ⑦ 센서 구동모터 하단에 달려있는 ① 센서 측 가변저항 값이 나오는 동시에 ⑧ 회전테이블 고정모터 하단에 있는 16. 주축 측 가변저항 값이 ⑦ 센서 구동모터 하단의 ① 센서 측 가변저항값과 일치시키기 위해 ⑧ 회전테이블 고정모터를 돌려 사람이 있는 쪽으로 테이블이 회전하게 되므로써 16. 주축 측 가변저항 값은 ① 센서 측 가변저항 값과 일치하게 된다. 이때 ⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서) 2개가 달려있어 총 180도로 인식하며 180도 이상으로 인식을 방지하기 위하여 중판 측 오른쪽 90도 왼쪽90도 방향에 ⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)를 달아 총 180도만 인식하게 설계하였다. 그리고 사람이 장시간 사용 안할 때에는 자동으로 ⑫ 출력 콘센트 및 지지판에 부착된 콘센트 전원이 꺼지게 설정해 놓았다. 이 설계는 초기설계이므로 나중에는 360도로 회전하는 테이블을 제작할 수 있다. 이 테이블은 메커니즘 + 전자기술 + 자동제어기술을 접목한 지향성 있는 물건이므로 실생활 및 전시장에서 유용하게 쓸 수 있고 나중에는 산업용에 투입되어 작업자가 손으로 모니터를 돌리거나 고개를 돌려서 보는 것이 아닌 직접 테이블이 작업자 시선 위치로 돌아가는 시스템으로 만들어 유용하게 쓸 수 있는 지향성 있는 인체 감지 센서 테이블이다.

Description

원적외선으로 사람을 인식하고, 가변저항 값으로 사람의 위치정보를 정하여 자동으로 돌아가는 인체감지센서 테이블{HUMAN BODY SENSING SENSOR TABLE WHICH MAKES HUMAN POSITION BY REMOTE INFRARED RAY, AND IS HIGHLY REVOLUTION OF POSITION INFORMATION BY VARIABLE RESISTANCE VALUE}
본 발명의 기술 분야는 메카트로닉스(기계공학과 전자공학의 경계(境界) 영역; 기계제품에 일렉트로닉스를 접목시켜 고성능이며 다기능을 가진 비용·노동력 절약형 기계 개발을 목표로 함) 분야의 제품으로 회전테이블의 가공, 조립 및 설비는 메커니즘 분야를, 원적외선 센서 및 아두이노 분야는 전자제어 및 전자공학의 기술을 이용하여 만들었다. 원적외선을 이용하는 기술은 시중에 많지만 ⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)가 인식하면 ⑦ 센서 구동모터 하단의 ① 센서 측 가변저항 값을 이용해 사람의 위치를 저장하여 돌리는 테이블은 시중에서 볼 수 없었다. 초기 설계는 전시품 및 전열기기와 카메라 등등 테이블위에 올려놓고, 센서가 180도로 반복 운동할 때 사람이 접근해오면 센서가 검출하고 이때 사람이 있는 위치정보는 가변저항 값을 이용하여 저장하고 저장된 값을 ⑧ 회전테이블 고정모터의 16. 주축 측 가변저항 값을 일치시켜 ③ 회전원판을 돌리는 시스템으로 설계가 되었다. 여기에 인식률을 더 높이고 더 많은 기술과 기능을 추가한다면 산업용으로 쓸 수 있는 회전테이블이 된다. 이 제품에는 절전기능이 있어 근처에 사람이 없거나, 장시간 이용하지 않을 때 ⑫ 출력 콘센트 및 지지판에 부착된 콘센트가 자동으로 꺼지는 장치가 있다. 그리고 설계하면서 팀원들과 생각한 내용은 경보장치 및 CCTV를 설치하고, IoT기술을 접목을 시킬 수 있다는 의견이 나왔다. 이와 같이 본 발명은 4차 산업혁명 기술에 맞는 IoT기술과 AI기술을 접목 시킬 수 있는 지향성 있는 기술 및 기능을 추가 할 수 있는 제품이다.
2017년 3월에 R&DE 아이디어 선정 회의 시간에 자료를 찾는 도중 2016년도 자동차에 관한 뉴스를 보게 됐는데, 바로 제스처와 인공지능 기반 음성인식 기술로 자동차를 제어한다는 뉴스헤드라인을 보게 됐다. 그 중 팀원들 눈에 띄었던 것은 제스처 인식하는 센서 즉 원적외선 센서에 관심을 갖게 되었다. 그래서 팀원들은 이 하나의 센서를 두고 무엇에 접목을 시킬까 하여 토론을 하였다. 몇 주간 토론한 결과 우리 팀은 테이블을 사람이 접근하였을 때 자동으로 돌려보면 어떨까 하는 생각을 하여 원적외선을 이용한 인체감지센서 테이블을 구상하게 되었다. 본 발명의 기본 바탕 기술인 서보 메커니즘과 원적외선을 이용하여 사람을 인식하는 기술을 알아보면, 서보 메커니즘이란 큰 의미로는 위치와 자세를 제어하는 기술을 말한다. 서보 메커니즘은 제어 대상의 공간적 위치, 방향 혹은 자세 등을 제어하는 피드백 제어시스템이다. 서보 메커니즘의 엑추에이터인 서보모터가 이용되는 곳은 작게는 RC비행기에서부터 크게는 레이더 장비에도 사용될 정도로 쓰는 곳이 무궁무진한 장치이다.
원적외선을 이용하여 사람을 인식하는 기술에 대해 알아본다. 원적외선은 적외선 영역을 파장에 따라 세분화하였을 때 파장이 길고 진동수는 가장 낮은 범위에 해당하는 전자기파를 말한다. 파장을 기준으로 15μm ~ 1mm 사이를 통상 원 적외선으로 구분한다. 사람은 인체에 무해한 파장인 8μm ~ 15μm 가지고 있어 원적외선 센서가 사람에서 나오는 파장을 인식할 수 있다. 제품에 들어간 원적외선 센서는 인체의 움직임으로부터 적외선 신호를 감지하여, 이것을 저 잡음, 고감도 증폭시켜 디지털 신호로 출력한다. SVR을 조절하여 인체 감지 거리를 줄일 수 있는데 감지거리는 최대 5m이며 감지 각도는 ±10도 이다. Low 상태에서 인체의 움직임이 감지될 때 마다 10ms ~ 100ms High가 유지된 후 다시 Low 상태가 된다.
서보시스템에 이용한 모터는 웜 기어 모터이다. 많은 모터 중 웜 기어 모터를 이용한 이유는, 우리 테이블은 전시품 및 전열기기 등 다양한 것들을 올려놓고, 사람이 접근 하면 천천히 돌아가게 하여 전시품 등등을 올려놓은 테이블이 사람이 있는 방향으로 향햐게 함으로써 편리하게 전시픔 등을 볼 수 있게 하는 것이 목표이므로, 빠른 속도를 요구 하지 않는다. 그러므로 감속비가 크고 좋은 웜 기어 모터를 채택하게 된 것이다. 웜기어 모터의 감속비는 1/1036을 채택하여 회전 속도를 4.5rpm으로 맞췄으며, 우리 테이블이 원하는 속도가 나왔다. 처음에는 4.5rpm도 너무 빠르다고 생각하여 회전속도를 줄였으나, 너무 느리고 효율성이 없다고 판단하여 정격전압인 12V로 하게 되었다. 이 모터는 자기식 엔코더를 이용하여 모터를 돌린다. 엔코더는 속도를 조절하는 패널로 우리는 최소로 낮추어 사용하였다.
원적외선으로 사람을 인식하고, 가변저항 값으로 사람의 위치정보를 저장하여 자동으로 돌아가는 인체감지센서 테이블을 제어하기 위해 사용한 프로그램은 아두이노 프로그램을 이용하였다.
1020140063911 레이저거리측정기를 이용한 동작감지센서로 회전되는 선반 1020140054501 레이저거리측정기를 이용한 동작감지센서 1020140056302 레이저거리측정기를 이용한 동작감지센서로 회전되는 TV
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전시물 및 전열기기, 모니터, TV, 파노라마 카메라 등을 접근하는 사람 및 멈춰있는 사람의 방향으로 회전하도록 하여 카메라를 찍거나, 전시품을 다양한 각도로 볼 수 있게 하고, 전열기기 같은 경우 사람이 직접 수동으로 스위치를 누르는 것이 아닌 기계가 직접 사람을 인식하여 멈추게 하는 기능을 제공하고자 하는 것이다. 그리고 사람이 장시간 미사용 시 절전기능을 실행시켜 전력소모를 줄이고자하는 기능도 제공하고자 하는 것이다. 그리고 제작 중 애로사항인 사람의 위치 정보 값인 가변저항 값을 검출하는 ① 센서 측 가변저항의 부착 위치를 결정해야 했고, 센서 각도 제어를 위한 방법도 해결해야 하는 과제가 있으며 또 사람이 없거나 장시간 기계가 멈춰 있다면, 자동으로 ⑫ 출력 콘센트 및 지지판에 부착된 콘센트 전원이 꺼지는 절전기능에 대해 연구해야 한다. 또한 인식률이 좋지 않았기 때문에 인식률을 높이는 연구를 해야 한다.
처음에는 ① 센서 측 가변저항 축 위에 기어를 달고 ⑦ 센서 구동모터 에다가 맞물려서 가변저항 값을 얻으려고 하였으나, 기어의 회전방향을 고려하여 계산을 해야 되기 때문에 곤란하였다. 그래서 ⑦ 센서 구동모터 측 하단에 브라켓을 설치하고, 브라켓과 모터 축 하단 사이의 거리와 위치를 측정하여 구멍을 뚫은 다음 ① 센서 측 가변저항을 꽂았다. 실험결과, 모터의 회전방향에 따라서 가변저항 값도 바뀌기 때문에 굳이 기어의 회전방향을 계산하지 않아도 쉽게 가변저항 값을 구할 수 있었다. 센서 각도 제어를 위해 센서를 중심으로 0도와 180도 위치에 ⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)를 달아 도 - 1에 있는 인체 감지센서 하단의 ⑭ 리밋스위치 터치판이 ⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)를 누르게 되면, 진행방향의 반대방향으로 돌아가게 되므로 180도 센서 제어를 할 수 있다. 센서가 일정 시간동안 사람을 인식하지 않을 때 SSR 반도체 릴레이를 이용하여 콘센트 전원을 차단하였다.
전시품 또는 컴퓨터 작업 시 컴퓨터의 방향 또는 식탁의 음식 등이 사람이 있는 방향을 자동으로 찾아서 위치하게 되므로 회전테이블의 사람이 어느 방향에 있어도 본 발명의 장치가 사람의 방향을 자동으로 찾아 위치시켜줌으로써, 전시효과의 극대화와 작업테이블의 최대의 편의성 제공 및 여러 사람이 둘러앉아 있는 원형 식탁 테이블이 마치 서빙이 있는 것처럼 능동적으로 움직여 줌으로써 최대의 편의성을 얻을 있을뿐더러 전시품의 경우 사람이 없을 경우 전원이 자동으로 차단되는 기능을 포함함으로써 절전 효과를 기대 할 수 있다.
제 1도는 본 발명의 정면도를 표현한 대표도이다.
대표도의 요소별 명칭은 아래와 같다.
대표도의 요소별 명칭
① 센서 측 가변저항
② 회전판지지 트러스트 베어링
③ 회전원판
④ 커플링
⑤ 센서 동축 전달기어
⑥ 중판 및 지지대
⑦ 센서 구동모터
⑧ 회전테이블 고정모터
⑨ 테이블 고정 상판
⑩ 테이블 바닥판
⑪ 몸통 케이스
⑫ 출력 콘센트 및 지지판
⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)
⑭ 리밋스위치 터치판
⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)
16. 주축 측 가변저항
제 2도는 본 발명의 정면도를 입체화한 도면이며 도면에 사용된 부품의 명칭은 아래와 같다.
정면도를 입체화한 도면의 명칭
① 센서 측 가변저항
② 회전판지지 트러스트 베어링
③ 회전원판
④ 커플링
⑤ 센서 동축 전달기어
⑥ 중판 및 지지대
⑦ 센서 구동모터
⑧ 회전테이블 고정모터
⑨ 테이블 고정 상판
⑩ 테이블 바닥판
⑪ 몸통 케이스
⑫ 출력 콘센트 및 지지판
⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)
⑭ 리밋스위치 터치판
⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)
16. 주축 측 가변저항
제3도는 본 발명의 실체도를 분해한 도면이다.
제4도는 본 발명의 회전센서 상세도이다.
제5도는 본 발명의 작동 흐름도이다.
회전하는 ⑬원적외선 센서 (인체감지센서) 이용하여 사람이 있는 방향을 검출하며, 장치의 상측 위치한 ③ 회전원판이 사람의 방향으로 자동으로 향하는 방법으로 ⑦ 센서 구동모터가 계속 돌다가 사람을 감지하게되면 ① 센서 측 가변저항 값과 16. 주축 측 가변저항의 값이 일치되게 해야하므로 ⑧ 회전테이블 고정모터를 가동시킨다. 가동을 시키면 16. 주축 측 가변저항이 ⑧ 회전테이블 고정모터과 연결 되어 있으므로 주축이 돌면서 16. 주축 측 가변저항값이 센서측 가변저항 값과 같아지면 정지한다. 그 후 계속 ⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)는 ⑦ 센서 구동모터에 의해서 계속 회전하며, 사람이 있는 방향을 검출하고, 만일 사람이 발견되지 않으면 ⑫ 출력 콘센트의 전원을 차단하여 절전효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 ⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)의 특성은 센서가 빨리 이동할 경우 사람이 아닌 경우도 사람이 있는 것처럼 오동작을 하게 되는데, 느리게 동작시킬 경우, 검출 속도 또한 느려져 발명의 효과를 저하 시키는 요인으로 작용하므로, 이를 줄이기 위하여 도면 4와 같이 센서를 90도로 배치 설치하여 오동작도 없고, 센싱속도도 빠르게 하였다.
인식률을 더 높이고 더 많은 기술과 기능을 추가한다면 작업량이 많고 손쓰기가 불편한 작업 & 산업용으로 쓸 수 있는 회전테이블이 된다. 또한 본 발명은 4차 산업혁명 기술에 맞는 IoT기술과 AI기술을 접목 시킬 수 있는 지향성 있는 기술 및 기능을 추가 할 수 있는 제품이다.
① 센서 측 가변저항
② 회전판지지 트러스트 베어링
③ 회전원판
④ 커플링
⑤ 센서 동축 전달기어
⑥ 중판 및 지지대
⑦ 센서 구동모터
⑧ 회전테이블 고정모터
⑨ 테이블 고정 상판
⑩ 테이블 바닥판
⑪ 몸통 케이스
⑫ 출력 콘센트 및 지지판
⑬ 원적외선 센서 (인체감지센서)
⑭ 리밋스위치 터치판
⑮ 리밋 스위치(좌측에도 하나 더 있음)
16. 주축 측 가변저항

Claims (1)

  1. 회전하는 적외선 모션센서 이용하여 사람이 있는 방향을 검출하며, 장치의 상판에 위치한 회전 테이블이 사람의 방향으로 자동으로 향하는 방법을 이용한 전시 및 진열테이블, 작업테이블, 식탁이며, 적외선 모션센서를 이용하여 이동 또는 정지해 있는 사람을 검출하기 위하여 2개 이상 다수개의 센서를 설치하고 이를 저속으로 회전시키면서 검출하여 적외선 센서의 오동작을 줄이기 위한 방법을 채택하였고, 회전하는 적외선센서에서 일정 기간동안 검출하는 모든 방향에서 사람이 발견되지 않으면 전원이 자동으로 차단되는 기능을 추가함.
KR1020170169772A 2017-12-11 2017-12-11 원적외선으로 사람을 인식하고, 가변저항 값으로 사람의 위치정보를 정하여 자동으로 돌아가는 인체감지센서 테이블 KR20190069245A (ko)

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