KR20210051282A - 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템은 분리대상객체에 유체를 분사하는 노즐 장치; 상기 분리대상객체에 분사된 유체에 광을 조사하는 광원, 상기 조사된 광을 집광하여 반사시키는 오목 거울 및 상기 반사된 광을 이용하여 상기 분리대상객체에 분사된 유체에 대한 유체 이미지를 획득하는 카메라를 포함하는 슐리렌 장치; 및 상기 획득된 유체 이미지를 이용하여 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하는 프로세서;를 포함할 수 있다.

Description

슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템{Object separation system using schlieren device}
본 발명은 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슐리렌 장치에 의해 획득된 유체 이미지를 이용하여 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하기 위한 객체 분리 시스템에 관한 것이다.
폐금속 선별 시스템 등에 많이 사용하고 있는 선별 방식은 접촉 방식인 키커와 비접촉방식인 공압을 이용하는 것들이 있다. 공압을 이용하는 방법은 컨베이어벨트로 이송된 폐금속이 낙하할 때 노즐 장치를 통해 유체를 분사하여 폐금속을 원하는 거리로 날려 보내는 방법이다.
그러나, 노즐 장치의 밸브의 개폐 시각을 폐금속이 낙하하는 시간에 정확하게 맞춰 제어하지 않으면 폐금속 중앙에 유량이 분사되지 않아 정확한 거리로 날려 보낼 수 없다.
이를 위해 기존에는 모터에 있는 엔코더와 같은 센서를 이용하여 어느 특정한 위치에서 노즐 장치 앞까지 가는 거리를 예측하여 밸브를 열어 제어하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나 이와 같은 방법은 센서의 선형성 문제나 부정확성으로 인해 밸브 제어의 정확도를 보장하기가 어려운 문제점이 있다.
또 다른 이유로는 센서가 정확하다 하더라도 컨베이어벨트가 정속 제어 되지 않으면, 이송 속도 오차로 인해 밸브 개폐 시각 제어가 부정확하다는 문제점이 있다. 이와 같은 단점의 근본적인 원인은 폐금속이 노즐 장치 위에 위치하는 곳과 측정센서의 위치가 동일하지 않은 문제에 기인한다고 볼 수 있다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-1431526호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유체 분사 시각에 따라 분리대상객체의 중심점에 정확히 유체를 분사하기 위한 객체 분리 시스템을 제공 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유체 이미지로부터 분리대상객체의 중심점과 분사 기준선 사이의 거리를 산출하고, 산출된 거리에 따라 노즐 장치의 밸브의 개폐 시각을 조절하기 위한 객체 분리 시스템을 제공 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템은 분리대상객체에 유체를 분사하는 노즐 장치; 상기 분리대상객체에 분사된 유체에 광을 조사하는 광원, 상기 조사된 광을 집광하여 반사시키는 오목 거울 및 상기 반사된 광을 이용하여 상기 분리대상객체에 분사된 유체에 대한 유체 이미지를 획득하는 카메라를 포함하는 슐리렌 장치; 및 상기 획득된 유체 이미지를 이용하여 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 노즐 장치는, 상기 유체를 분사하기 위해 이용되는 밸브를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 획득된 유체 이미지를 이용하여 상기 노즐 장치의 밸브의 개폐 시각을 조절할 수 있다.
실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 유체 이미지에 포함된 분리대상객체의 중심점과 상기 분사되는 유체의 분사 기준선을 결정하고, 상기 분리대상객체의 중심점과 분사 기준선 사이의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리에 따라 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 산출된 거리를 시간으로 변환하고, 상기 변환된 시간에 따라 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
실시예에서, 상기 노즐 장치는, 상기 조절된 유체 분사 시각에 따라 상기 분리대상객체의 중심점에 상기 유체를 분사할 수 있다.
실시예에서, 상기 노즐 장치는, 상기 조사된 광의 진행 경로 상에 위치하는 상기 분리대상객체에 상기 유체를 분사할 수 있다.
실시예에서, 상기 유체 분사 시각에 따라 상기 유체가 분사된 분리대상객체는 상기 분리대상객체에 대응하는 저장소에 분리될 수 있다.
실시예에서, 상기 분리대상객체는 컨베이어벨트 상에 위치하며, 상기 컨베이어벨트의 움직임에 따라 상기 유체가 분사되는 위치로 전달될 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 유체 흐름의 시각화를 통해 노즐 장치의 밸브의 개폐시각을 조절함으로써 유체를 분리대상객체의 중심점에 정확히 분사할 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템의 사시도를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템의 정면도를 도시한 도면이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템의 측면도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체에 대한 유체 이미지를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 미리 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 늦게 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 분리대상객체의 중심점에 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌(schlieren) 장치를 이용한 객체 분리 시스템을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템(100)의 사시도를 도시한 도면이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템(100)의 정면도를 도시한 도면이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템(100)의 측면도를 도시한 도면이다.
도 1a 내지 1c를 참고하면, 객체 분리 시스템(100)은 노즐 장치(110), 슐리렌 장치(120) 및 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 분리대상객체는 컨베이어벨트 상에 위치하며, 컨베이어벨트의 움직임에 따라 유체가 분사되는 위치로 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 분리대상객체는 폐금속 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 구리, 알루미늄 및 황동을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
노즐 장치(110)는 분리대상객체에 유체를 분사할 수 있다. 일 실시예에서, 노즐 장치(110)는 유체를 분사하기 위해 이용되는 밸브를 더 포함할 수 있다.
슐리렌 장치(120)는 분리대상객체에 분사된 유체에 광을 조사하는 광원(122), 조사된 광을 집광하여 반사시키는 오목 거울(124) 및 반사된 광을 이용하여 분리대상객체에 분사된 유체에 대한 유체 이미지를 획득하는 카메라(126)를 포함할 수 있다. 즉, 광원(122)을 통해 조사된 광이 오목 거울(124)에 반사되고 반사된 광이 카메라(126)의 초점에 집광될 수 있다.
여기서, 유체 이미지는 분사된 유체를 시각화한 이미지를 의미할 수 있다. 예를 들어, 유체 이미지는 광원(122)으로부터 조사된 광이 유체를 통과하면서 광의 굴절률 변화를 명암의 차이로 변환한 이미지를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 노즐 장치(110)는 조사된 광의 진행 경로 상에 위치하는 분리대상객체에 유체를 분사할 수 있다. 즉, 노즐 장치(110)는 광원(122)과 오목 거울(124) 사이에 위치하는 분리대상객체에 유체를 분사할 수 있다.
프로세서는 획득된 유체 이미지를 이용하여 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서는 획득된 유체 이미지를 이용하여 노즐 장치(110)의 밸브의 개폐 시각을 조절할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 객체 분리 시스템(100)은 유체 흐름의 시각화를 통해 노즐 장치(110)의 밸브의 개폐시각을 조절함으로써 유체를 분리대상객체의 중심점에 정확히 분사할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 분사 시각에 따라 유체가 분사된 분리대상객체는 분리대상객체에 대응하는 저장소에 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서는 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서는 CP(communication processor) 또는 제어부라 지칭될 수 있다. 프로세서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 객체 분리 시스템(100)의 동작을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체에 대한 유체 이미지를 도시한 도면이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 미리 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 늦게 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다. 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가 분리대상객체의 중심점에 분사된 경우의 예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3a 내지 3c를 참고하면, 객체 분리 시스템(100)의 프로세서는 유체 이미지에 포함된 분리대상객체의 중심점(210)과 분사되는 유체의 분사 기준선(220)을 결정할 수 있다.
이후, 프로세서는, 분리대상객체의 중심점(210)과 분사 기준선(220) 사이의 거리를 산출하고, 산출된 거리에 따라 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 중심점(210)과 분사 기준선(220)의 수직 거리를 포함할 수 있다.
즉, 프로세서는 분리대상객체의 중심점(210)과 분사 기준선(220) 사이의 거리를 산출하고, 산출된 거리가 0이 아닌 경우, 유체가 분리대상객체의 중심점에 정확히 분사되지 않은 것으로 판단하고, 산출된 거리에 따라 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 3a와 같이 유체가 분리대상객체의 중심점(210) 보다 미리 분사된 경우와 도 3b와 같이 유체가 분리대상객체의 중심점(210) 보다 늦게 분사된 경우, 프로세서는 해당 거리를 산출하여 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
예를 들어, 분리대상객체의 중심점(210)과 분사 기준선(220) 사이의 수직 거리가 0이 아닌 경우, 프로세서는 중심점(210)으로부터 분사 기준선(220)까지의 수직선과 분사 기준선(220)의 교점 좌표와 중심점(210)의 좌표를 비교하여, 유체가 미리 분사된 것인지 늦게 분사된 것인지 판단할 수 있다. 즉, 프로세서는 중심점(210)의 좌표를 기준으로 교점 좌표가 중심점(210)의 좌표보다 큰 경우는 미리 분사된 것이고, 작은 경우는 늦게 분사된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서는, 산출된 거리를 시간으로 변환하고, 변환된 시간에 따라 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
예를 들어, 분리대상객체가 컨베이어벨트를 이동하는 속도에 따라 노즐 장치(110)가 유체를 분사하는 유체 분사 시각이 미리 설정되어 있는 경우, 미리 설정된 유체 분사 시각에 상기 산출된 거리로부터 변환된 시간을 추가함으로써, 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 노즐 장치(110)는 유체 분사 시각에 따라 분리대상객체의 중심점(210)에 정확히 유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 조절된 유체 분사 시각에 따라 다음에 분리되는 분리대상객체에 정확히 유체를 분사하여 점차적으로 분사 정확도를 안정화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따른 객체 분리 시스템(100)은 오목 거울(124)과 노즐 장치(110)의 거리를 가깝게 설치할 수 있기 때문에, 해당 거리를 멀리 설치해야하는 기존의 시스템(측정 장비)보다 보다 정확하고 정밀하게 노즐 장치(110)의 유체 분사 시각을 제거할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
100: 객체 분리 시스템
110: 노즐 장치
120: 슐리렌 장치
122: 광원
124: 오목 거울
126: 카메라
210: 중심점
220: 분사 기준선

Claims (9)

  1. 분리대상객체에 유체를 분사하는 노즐 장치;
    상기 분리대상객체에 분사된 유체에 광을 조사하는 광원, 상기 조사된 광을 집광하여 반사시키는 오목 거울 및 상기 반사된 광을 이용하여 상기 분리대상객체에 분사된 유체에 대한 유체 이미지를 획득하는 카메라를 포함하는 슐리렌 장치; 및
    상기 획득된 유체 이미지를 이용하여 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하는 프로세서;
    를 포함하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 장치는, 상기 유체를 분사하기 위해 이용되는 밸브를 더 포함하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 획득된 유체 이미지를 이용하여 상기 노즐 장치의 밸브의 개폐 시각을 조절하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 유체 이미지에 포함된 분리대상객체의 중심점과 상기 분사되는 유체의 분사 기준선을 결정하고,
    상기 분리대상객체의 중심점과 분사 기준선 사이의 거리를 산출하고,
    상기 산출된 거리에 따라 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 산출된 거리를 시간으로 변환하고,
    상기 변환된 시간에 따라 상기 노즐 장치의 유체 분사 시각을 조절하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 장치는,
    상기 조절된 유체 분사 시각에 따라 상기 분리대상객체의 중심점에 상기 유체를 분사하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 장치는,
    상기 조사된 광의 진행 경로 상에 위치하는 상기 분리대상객체에 상기 유체를 분사하는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체 분사 시각에 따라 상기 유체가 분사된 분리대상객체는 상기 분리대상객체에 대응하는 저장소에 분리되는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분리대상객체는 컨베이어벨트 상에 위치하며, 상기 컨베이어벨트의 움직임에 따라 상기 유체가 분사되는 위치로 전달되는,
    슐리렌 장치를 이용한 객체 분리 시스템.
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