KR20240048925A - System for Measuring Distance Non Contact Type Using Artificial Intelligence - Google Patents
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Abstract
인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템은 비접촉식 거리 측정 장치로 기체의 압력 변화에 따른 측정 대상물과의 거리를 인공지능 신경망을 통해 구현하여 장치 구성이 복잡하지 않고, 거리 측정 정밀도를 향상시켜 제품 생산량 및 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 측정 오동작과 측정 정밀도 저하가 없는 센서를 개발하여 CNC 공작 기계 정밀 가공, 반도체 웨이퍼 가공 등 다양한 기술 분야에서 경제적 측면이나 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.The non-contact distance measurement system using artificial intelligence is a non-contact distance measurement device that implements the distance to the measurement object according to changes in gas pressure through an artificial intelligence neural network, making the device configuration uncomplicated and improving distance measurement precision to increase product production and yield. It has the effect of preventing degradation.
The present invention has the effect of reducing economic aspects and costs in various technical fields such as CNC machine tool precision processing and semiconductor wafer processing by developing a sensor that does not cause measurement malfunction or decrease in measurement accuracy.
Description
본 발명은 거리 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비접촉식 거리 측정 장치로 기체의 압력 변화에 따른 측정 대상물과의 거리를 인공지능 신경망을 통해 구현하여 장치 구성이 복잡하지 않고, 거리 측정 정밀도를 향상시켜 반복 정밀도를 확보할 수 있는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a distance measurement system. More specifically, it is a non-contact distance measurement device that implements the distance to the measurement object according to changes in gas pressure through an artificial intelligence neural network, making the device configuration uncomplicated and improving distance measurement precision. It is about a non-contact distance measurement system using artificial intelligence that can secure repeatability by repeating the distance measurement system.
반도체 시장에서는 최근 모바일 제품용 SIP(System In Package), IC 카드, RFID 태그 등의 본격적인 도입에 따라 50 마이크로미터 이하 두께의 제품이 실용화되고 있다.In the semiconductor market, products with a thickness of 50 micrometers or less are being commercialized following the recent full-scale introduction of SIP (System In Package), IC cards, and RFID tags for mobile products.
따라서, 반도체 시장에서는 최종 제품의 수요와 함께 박형 웨이퍼를 가공하는 기술의 중요성도 더욱 높아지고 있다.Therefore, in the semiconductor market, the importance of thin wafer processing technology is increasing along with the demand for final products.
박형 웨이퍼는 웨이퍼 뒷면(Back)를 연마하기 전 웨이퍼 표면 높이를 측정하여 최종적으로 웨이퍼 두께를 얼마만큼 남길지를 결정한다. 이러한 웨이퍼 표면 높이는 접촉식 거리 측정센서를 이용하여 측정한다.For thin wafers, the wafer surface height is measured before polishing the back of the wafer to ultimately determine how much wafer thickness will remain. This wafer surface height is measured using a contact distance measurement sensor.
종래의 접촉식 거리 측정센서는 웨이퍼 표면에 미세한 충격 및 흠집이 가해져 연마 시 웨이퍼가 파손되고, 강성(Rubtness)이 떨어지는 결과를 초래하고, 이로 인하여 반도체 칩의 생산 수율을 떨어뜨리는 문제점이 발생한다.Conventional contact-type distance measuring sensors cause microscopic impacts and scratches on the wafer surface, causing the wafer to be damaged during polishing and its rigidity to be reduced, which causes the problem of lowering the production yield of semiconductor chips.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 레이저 변위측정센서 또는 영상 카메라를 이용한 측정 방식의 비접촉식 거리 측정 방법을 개발하였다.To solve this problem, a non-contact distance measurement method using a laser displacement sensor or video camera was developed.
그러나 비접촉식 거리 측정 방법은 레이저 변위측정센서의 경우, 레이저 직진성이 우수하여 측정 오차가 없으나, 웨이퍼 표면의 굴곡과 반도체 칩 형상으로 인한 난반사 및 연마가루와 연마수가 측정을 방해하므로 이를 완전히 제거된 상태에서 측정이 이루어지지 않으면, 측정 오류가 발생할 수 있다. 이는 해당 물질을 제거하는 공정이 추가되어야 하므로 공정 시간이 늘어나는 단점이 발생한다.However, in the case of the non-contact distance measurement method, there is no measurement error due to the excellent laser straightness of the laser displacement measurement sensor, but since the curvature of the wafer surface and the shape of the semiconductor chip cause diffuse reflection and polishing powder and polishing water to interfere with the measurement, it must be completely removed. If measurements are not made, measurement errors may occur. This has the disadvantage of increasing the process time because an additional process to remove the substance must be added.
영상 카메라를 이용한 거리 측정은 픽셀(화소) 오차로 인해 1 마이크로미터 단위의 측정에 적합하지 않는다.Distance measurement using a video camera is not suitable for measuring in units of 1 micrometer due to pixel error.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비접촉식 거리 측정 장치로 기체의 압력 변화에 따른 측정 대상물과의 거리를 인공지능 신경망을 통해 구현하여 장치 구성이 복잡하지 않고, 거리 측정 정밀도를 향상시켜 반복 정밀도를 확보할 수 있는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, the present invention is a non-contact distance measuring device that implements the distance to the measurement object according to the pressure change of the gas through an artificial intelligence neural network, so that the device configuration is not complicated and the distance measurement precision is improved to improve repeatability. The purpose is to provide a non-contact distance measurement system using artificial intelligence that can secure.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템은,A non-contact distance measurement system using artificial intelligence according to the characteristics of the present invention to achieve the above purpose,
기체가 이동하도록 비어 있는 공간으로 일정한 제1 직경으로 입구측에 유입구를 형성하는 제1 배관과, 상기 제1 배관과 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 직경이 좁아진 제2 배관과, 상기 제2 배관과 연통되어 상기 제1 배관의 제1 직경과 동일한 직경을 형성하고, 상기 제1 배관의 길이보다 길게 형성하는 제3 배관과, 상기 제3 배관에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 직경이 좁아져 기체를 측정 대상물로 분사하는 공기 분사 노즐로 이루어진 중공형 관체 형상의 압력 측정 장치; 및A first pipe forming an inlet on the inlet side with a constant first diameter into an empty space for gas to move, a second pipe communicating with the first pipe and having a narrower diameter along the flow direction of the gas, and the second pipe a third pipe that communicates with the third pipe and has a diameter equal to the first diameter of the first pipe and is longer than the length of the first pipe; and a third pipe that communicates with the third pipe and has a diameter that narrows along the flow direction of the gas. A pressure measuring device in the shape of a hollow tube consisting of an air injection nozzle that sprays gas onto the measurement object; and
상기 압력 측정 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 압력 측정 장치에서 검출한 압력값에 의해 얻어진 전기 신호의 변화량에 기초하여 상기 압력 측정 장치의 배출구와 상기 측정 대상물과의 거리를 연산하여 표시하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.A microcontroller unit electrically connected to the pressure measuring device and calculating and displaying the distance between the outlet of the pressure measuring device and the measurement object based on the amount of change in the electrical signal obtained by the pressure value detected by the pressure measuring device. Includes.
제2 배관은 제1 배관과 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 상기 제1 배관의 제1 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소하는 제1 축소부; 제1 축소부와 연통되어 상기 제1 축소부에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하는 제1 병목부; 및 제1 병목부와 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 직경이 점차 늘어나 기체가 흐르는 단면적이 증가하는 제1 확대부를 포함하며, 제1 병목부는 내부에 이동하는 기체의 온도를 측정하는 온도센서를 결합하여 기체의 온도를 측정한다.The second pipe is in communication with the first pipe and has a first reduced portion whose diameter gradually decreases compared to the first diameter of the first pipe along the gas flow direction, thereby reducing the cross-sectional area through which the gas flows; a first bottleneck communicating with the first reduction unit to maintain the diameter reduced by the first reduction unit at a constant length; And a first enlarged part that communicates with the first bottleneck and gradually increases in diameter along the gas flow direction to increase the cross-sectional area through which the gas flows, wherein the first bottleneck is coupled with a temperature sensor that measures the temperature of the gas moving inside. Then measure the temperature of the gas.
제3 배관은 제1 확대부와 연통되어 상기 제1 배관의 제1 직경과 동일한 직경을 형성하고, 제1 배관의 길이보다 길게 형성하고, 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제2 압력센서를 결합하고, 공기 분사 노즐은 상기 제3 배관에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 상기 제3 배관의 제2 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소되는 제2 축소부와, 상기 제2 축소부에 연통되어 상기 제2 축소부에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하며, 출구측에 상기 배출구를 형성하는 제2 병목부를 포함한다.The third pipe is in communication with the first enlarged portion and has a diameter equal to the first diameter of the first pipe, is longer than the length of the first pipe, and is installed on the pipe through which the gas moves, so that it can be used when the gas moves. A second pressure sensor that measures the pressure value is coupled, and the air injection nozzle communicates with the third pipe so that the diameter gradually decreases compared to the second diameter of the third pipe along the gas flow direction, thereby reducing the cross-sectional area through which the gas flows. It includes a second reduction unit and a second bottleneck unit that communicates with the second reduction unit, maintains the diameter reduced by the second reduction unit at a constant length, and forms the discharge port on an outlet side.
마이크로 컨트롤러 유닛은 제1 압력센서에서 측정한 압력값과 제2 압력센서에서 측정한 압력값의 차이 압력값을 인공 신경 엔진부에 입력하고, 인공 신경 엔진부의 응답으로 차이 압력값에 대응하는 배출구와 측정 대상물 간의 검출 거리를 출력한다.The microcontroller unit inputs the pressure difference between the pressure value measured by the first pressure sensor and the pressure value measured by the second pressure sensor to the artificial nerve engine unit, and connects an outlet corresponding to the difference pressure value in response to the artificial nerve engine unit. Outputs the detection distance between measurement objects.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 기체의 압력 변화를 이용하여 측정 대상물과의 거리를 측정하므로 장치 구성이 복잡하지 않고, 측정 정밀도를 향상시켜 제품 생산량 및 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.With the above-described configuration, the present invention measures the distance to the measurement object using changes in gas pressure, so the device configuration is not complicated, and measurement precision is improved, which has the effect of preventing a decrease in product production and yield.
본 발명은 압력 차이값과 검출 거리를 인공 신경망을 통해 도출하여 반복 정밀도를 확보하여경제성 및 고분해능을 실현할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of realizing economic efficiency and high resolution by securing repeatability by deriving the pressure difference value and detection distance through an artificial neural network.
본 발명은 측정 오동작과 측정 정밀도 저하가 없는 센서를 개발하여 CNC 공작 기계 정밀 가공, 반도체 웨이퍼 가공 등 다양한 기술 분야에서 경제적 측면이나 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing economic aspects and costs in various technical fields such as CNC machine tool precision processing and semiconductor wafer processing by developing a sensor that does not cause measurement malfunction or decrease in measurement precision.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하우징의 내부에 압력 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 측정 장치와 신호 처리 장치, 마이크로 컨트롤러 유닛의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 측정 장치와 신호 처리 장치, 마이크로 컨트롤러 유닛의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상하 이동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 센서부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 센서부를 제어하는 높이 제어모듈의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a non-contact distance measurement system using artificial intelligence according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a pressure measuring device inside a housing according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the connection relationship between a pressure measuring device, a signal processing device, and a microcontroller unit according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block diagram briefly showing the internal configuration of a microcontroller unit according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the connection relationship between a pressure measuring device, a signal processing device, and a microcontroller unit according to a second embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the configuration of a non-contact distance measurement system using artificial intelligence according to a second embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the configuration of a vertical movement device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 9 is a block diagram briefly showing the internal configuration of the lidar sensor unit according to the second embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing the connection relationship of the height control module that controls the lidar sensor unit according to the second embodiment of the present invention.
Figure 11 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 12 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 13 is a block diagram briefly showing the internal configuration of a microcontroller unit according to a second embodiment of the present invention.
Figure 14 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another. For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component. The term “and/or” includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. In order to facilitate overall understanding when describing the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하우징의 내부에 압력 측정 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a non-contact distance measurement system using artificial intelligence according to a first embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing a pressure measuring device inside a housing according to a first embodiment of the present invention. , FIG. 3 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템(100)은 선반부재(110)를 상부면에 탑재하는 베이스판(20), 지지대(111), 이동 케이스(112), 하우징(120) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(150)을 포함한다.The non-contact
선반부재(110)는 측정 대상물(10)을 상부면에 거치한다. 여기서, 측정 대상물(10)은 웨이퍼 등 다양한 물품일 수 있다.The
지지대(111)는 선반부재(110)의 일측에 결합하여 수직으로 세워진다.The
이동 케이스(112)는 수직으로 세워진 봉 형태의 지지대(111)에 일측이 관통하여 결합하고, 지지대(111)를 따라 상하 방향으로 왕복 이동한다. 이동 케이스(112)는 외부로부터 조여지거나 풀려질 수 있는 길이 방향의 나비볼트(113)를 수평 방향으로 관통하여 지지대(111)까지 도달하도록 접촉하고, 나비볼트(113)를 풀어서 지지대(111)를 따라 상하 방향으로 이동한 후, 나비볼트(113)를 조여서 해당 위치에 고정한다.The
지지대(111)는 이동 케이스(112)를 상하 방향으로 슬라이딩 이동하도록 가이드 역할을 담당한다.The
하우징(120)은 이동 케이스(112)의 일측에 결합하고, 이동 케이스(112)의 하부 방향으로 이동에 따라 동시에 이동하여 측정 대상물(10)에 가깝게 근접한다.The
하우징(120)은 육면체 형상으로 내부 공간부(121)를 형성하고, 측정 대상물(10)로 공기를 분사하여 측정 대상물(10)과의 거리에 따라 변화하는 압력값을 검출하는 압력 측정 장치(130) 및 압력 측정 장치(130)로부터 검출된 압력값의 신호를 처리하여 마이크로 컨트롤러 유닛(150)으로 전송하는 신호 처리 장치(140)를 구비한다.The
압력 측정 장치(130)는 스테인레스 재질로 중공형 관체 형상으로 형성하고, 상부 끝단에 공기를 유입하는 유입구(132)를 형성하며, 하부 끝단에 측정 대상물(10)의 표면에 공기를 분사하는 배출구(139d)를 형성한다.The
하우징(120)은 상부면 일측에 뚫려 있는 제1 구멍(122)을 통해 압력 측정 장치(130)의 유입구(132)와 연통되고, 하부면 일측에 뚫려 있는 제2 구멍(123)을 통해 압력 측정 장치(130)의 배출구(139d)와 연통된다.The
기체 공급 장치(미도시)는 하우징(120)의 상단에 연결되어 제1 구멍(122)과 유입구(132) 통해 기체를 공급하며, 공지된 기술로 상세한 설명을 생략한다.A gas supply device (not shown) is connected to the top of the
마이크로 컨트롤러 유닛(150)은 압력 측정 장치(130)에서 검출한 압력값에 의해 얻어진 전기 신호의 변화량에 기초하여 압력 측정 장치(130)의 배출구(139d)와 측정 대상물(10)과의 검출 거리를 연산하여 표시해준다. 즉, 마이크로 컨트롤러 유닛(150)은 압력값의 전기 신호와 배출구(139d)와 측정 대상물(10)과의 검출 거리의 상관 관계를 그래프로 저장되어 있다.The
압력 측정 장치(130)는 기체가 이동하도록 비어 있는 공간으로 형성된 제1 배관(131), 제2 배관(134), 제3 배관(137a) 및 공기 분사 노즐(139a)로 이루어진다.The
제1 배관(131)은 일정한 제1 직경으로 형성되어 입구측에 유입구(132)를 형성하고, 유입구(132)를 통하여 기체가 유입되고, 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제1 압력센서(133)를 결합한다.The
제2 배관(134)은 제1 축소부(135), 제1 병목부(136), 제1 확대부(137)가 일체로 형성되어 연통되어 있다.In the
제1 축소부(135)는 제1 배관(131)과 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 제1 배관(131)의 제1 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소된다.The first reduced
제1 병목부(136)는 제1 축소부(135)와 연통되어 제1 축소부(135)에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지한다.The
제1 병목부(136)는 내부에 이동하는 기체의 온도를 측정하는 온도센서(138)를 설치하고, 온도센서(138)에 의해 제1 병목부(136)의 내부를 이동하는 기체의 온도를 측정한다.The
제1 확대부(137)는 제1 병목부(136)와 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 직경이 점차 늘어나 기체가 흐르는 단면적이 증가한다.The first
제3 배관(137a)은 제1 확대부(137)와 연통되어 제1 배관(131)의 제1 직경과 동일한 직경을 형성하고, 제1 배관(131)의 길이보다 길게 형성된다.The
제3 배관(137a)은 제1 확대부(137)의 근처에 제1 확대부(137)를 통과한 기체가 이동하고, 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제2 압력센서(139)를 결합한다.The
제1 병목부(136)는 제1 배관(131)과 제3 배관(137a)의 압력실을 분리하여 기준 압력과 측정 압력을 나누는 역할을 담당할 수 있다.The
공기 분사 노즐(139a)은 제3 배관(137a)에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 제3 배관(137a)의 제2 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소되는 제2 축소부(139b)와, 제2 축소부(139b)에 연통되어 제2 축소부(139b)에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하는 제2 병목부(139c)를 포함한다.The
제2 병목부(139c)는 출구측에 배출구(139d)를 형성하고, 배출구(139d)를 통하여 기체가 측정 대상물(10)로 분사된다.The
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 측정 장치와 신호 처리 장치, 마이크로 컨트롤러 유닛의 연결 관계를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the connection relationship between a pressure measuring device, a signal processing device, and a microcontroller unit according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 처리 장치(140)는 제1 증폭부(141), 제2 증폭부(142), 제3 증폭부(143), 차동 증폭기(144), 제1 버퍼 증폭기(145) 및 제2 버퍼 증폭기(146)를 포함한다.The
제1 증폭부(141)는 입력단이 제1 압력센서(133)에 전기적으로 연결되고, 출력단이 차동 증폭기(144)의 비반전 단자(+)에 전기적으로 연결된다.The input terminal of the
제1 증폭부(141)는 제1 압력센서(133)에서 측정한 압력값을 입력받아 아날로그 신호를 일정한 전압의 신호로 증폭하여 차동 증폭기(144)의 비반전 단자(+)로 전송한다.The
제2 증폭부(142)는 입력단이 제2 압력센서(139)에 전기적으로 연결되고, 출력단이 차동 증폭기(144)의 반전 단자(-)에 전기적으로 연결된다.The input terminal of the
제2 증폭부(142)는 제2 압력센서(139)에서 측정한 압력값을 입력받아 아날로그 신호를 일정한 전압의 신호로 증폭하여 차동 증폭기(144)의 반전 단자(-)로 전송한다.The
차동 증폭기(144)는 비반전 단자(+)로 제1 증폭부(141)로부터 출력된 제1 압력센서(133)의 제1 압력값(기준 압력 데이터)을 입력받고, 반전 단자(-)로 제2 증폭부(142)로부터 출력된 제2 압력센서(139)의 제2 압력값을 입력받아 그 차이를 차동 증폭하여 마이크로 컨트롤러 유닛(150)의 제1 아날로그 디지털 변환부(151)로 전송한다.The
제3 증폭부(143)는 입력단이 온도센서(138)에 전기적으로 연결되고, 출력단이 마이크로 컨트롤러 유닛(150)의 제2 아날로그 디지털 변환부(152)에 전기적으로 연결된다.The input end of the
제3 증폭부(143)는 온도센서(138)에서 측정한 온도값을 입력받아 아날로그 신호를 일정한 전압의 신호로 증폭하여 마이크로 컨트롤러 유닛(150)의 제2 아날로그 디지털 변환부(152)로 전송한다.The
제1 버퍼 증폭기(145)와 제2 버퍼 증폭기(146)는 무선 통신 회로 블럭 사이에 채용되어 후단의 회로 블럭이 전단의 회로 블럭에 전기적인 영향을 주는 것을 방지하거나, 후단의 회로 블럭의 입력 임피던스가 작을때 발생될 수 있는 전압 강하를 방지하거나, 전단의 회로 블럭의 전기적 특성이 외부 용인에 의해 변동되는 것을 방지한다.The
제1 버퍼 증폭기(145)와 제2 버퍼 증폭기(146)는 입력 임피던스가 클수록 좋고, 출력 임피던스가 작을수록 좋으며, 필요에 따라 일정한 전압 이득 특성을 만족시켜야 한다.The
제1 버퍼 증폭기(145)는 차동 증폭기(144)에 전기적으로 연결하고, 제1 디지털 아날로그 변환부(153)의 제어에 따라 0.8mV을 차동 증폭기(144)에 입력한다.The
제2 버퍼 증폭기(146)는 제1 압력센서(133)와 제2 압력센서(139)에 전기적으로 연결하고, 제2 디지털 아날로그 변환부(154)의 제어에 따라 0.6 내지 1.5mA의 전류 구동 신호를 제1 압력센서(133)와 제2 압력센서(139)에 입력한다.The
기체는 하우징(120)의 제1 구멍(122), 압력 측정 장치(130)의 유입구(132)를 통해 압력 측정 장치(130)의 내부로 유입되고, 제1 배관(131), 제2 배관(134), 제3 배관(137a), 공기 분사 노즐(139a)로 이동하여 공기 분사 노즐(139a)의 배출구(139d), 하우징(120)의 제2 구멍(123)을 통해 측정 대상물(10)에 분사된다.Gas flows into the inside of the
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.Figure 5 is a block diagram briefly showing the internal configuration of a microcontroller unit according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛(150)은 제1 아날로그 디지털 변환부(151), 제2 아날로그 디지털 변환부(152), 제1 디지털 아날로그 변환부(153), 제2 디지털 아날로그 변환부(154), 제어부(155), 통신부(156) 및 표시부(157)를 포함한다.The
제1 아날로그 디지털 변환부(151)는 차동 증폭기(144)에서 차동 증폭된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 출력한다.The first analog-to-
제2 아날로그 디지털 변환부(152)는 제3 증폭부(143)로부터 증폭된 온도값 신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 출력한다.The second analog-to-
제1 디지털 아날로그 변환부(153)는 일정 전압값을 아날로그 신호로 변환하여 제1 버퍼 증폭기(145)로 출력하고, 제1 버퍼 증폭기(145)는 제1 디지털 아날로그 변환부(153)로부터 출력되는 아날로그 신호를 0.8mV의 신호로 증폭하여 차동 증폭기(144)에 입력한다.The first digital-to-
제2 디지털 아날로그 변환부(154)는 전류 구동 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제2 버퍼 증폭기(146)로 출력하고, 제2 버퍼 증폭기(146)는 제2 디지털 아날로그 변환부(154)로부터 출력되는 아날로그 신호를 0.6 내지 1.5mA의 전류 구동 신호로 변환하여 제1 압력센서(133)와 제2 압력센서(139)에 입력한다.The second digital-to-
제어부(155)는 제1 아날로그 디지털 변환부(151)로부터 수신한 디지털 데이터, 즉, 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 분석한다.The
여기서, 제1 압력값은 기준 압력이고, 제2 압력값은 측정 압력을 의미한다.Here, the first pressure value refers to the reference pressure, and the second pressure value refers to the measured pressure.
제어부(155)는 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리의 상관 관계를 나타낸 그래프를 이용하여 차이 압력값에 대응하는 검출 거리를 산출한다. 여기서, 차이 압력값이 전기 신호(전압 등)로 나타나는 경우, 전기 신호와 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리의 상관 관계를 나타낸 그래프를 이용하여 차이 압력값에 대한 검출 거리를 산출할 수도 있다.The
다른 실시예로, 제어부(155)는 차이 압력값을 기설정된 압력 테이블과 비교하여 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 산출한다. 제어부(155)는 산출한 검출 거리를 표시부(157)로 출력한다. 예를 들면, 차이 압력값이 1이면, 검출 거리가 1μm이고, 차이 압력값이 1.5이면, 검출 거리가 1.2μm 등 일 수 있다.In another embodiment, the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 측정 장치와 신호 처리 장치, 마이크로 컨트롤러 유닛의 연결 관계를 나타낸 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the connection relationship between a pressure measuring device, a signal processing device, and a microcontroller unit according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시예는 도 4의 제1 실시예와 중복되는 구성요소의 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.The second embodiment omits description of components overlapping with the first embodiment of FIG. 4 and focuses on differences.
제2 실시예로서, 제1 압력센서(133)는 제1 배관(131)의 내부 압력을 측정하여 제1 증폭부(141)를 통해 증폭하여 제1 아날로그 디지털 변환부(151)로 전송한다. 제1 아날로그 디지털 변환부(151)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 전송한다.As a second embodiment, the
제2 압력센서(139)는 제3 배관(137a)의 내부 압력을 측정하여 제2 증폭부(142)를 통해 증폭하여 제1 아날로그 디지털 변환부(151)로 전송한다. 제1 아날로그 디지털 변환부(151)는 제2 압력센서(139)의 제2 압력값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 전송한다.The
제3 배관(137a)은 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 거리에 따라 내부 압력이 달라진다. 다시 말해, 제2 압력센서(139)에서 측정한 제2 압력값이 달라진다.The internal pressure of the
제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 계산하고, 계산한 차이 압력값을 기설정된 압력 테이블과 비교하여 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 산출한다. 제어부(155)는 산출한 검출 거리를 표시부(157)로 출력한다.The
다른 실시예로서, 제1 압력센서(133)는 제1 배관(131)의 내부 압력을 측정하여 제1 증폭부(141)를 통해 증폭하여 제1 아날로그 디지털 변환부(151)로 주기적으로 전송한다. 제1 아날로그 디지털 변환부(151)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 전송한다. 제1 압력센서(133)는 제1 배관(131)의 내부 압력 변화량을 측정할 수 있다.As another embodiment, the
제어부(155)는 제1 배관(131)에서 측정된 압력 변화량을 베르누이 방정식(수학식 1)을 이용하여 기체의 속도 V를 계산한다.The
여기서, G는 중력 가속도이고, B는 압력 변화량을 나타낸다.Here, G is the gravitational acceleration and B represents the pressure change.
제어부(155)는 기체의 속도 V를 이용하여 기체 유량 공식(수학식 2)에 의해 제1 배관(131)의 체적량(Q)을 계산한다.The
여기서, A는 관로의 단면적으로 기설정되어 있고, V는 기체의 속도이다.Here, A is the preset cross-sectional area of the pipe, and V is the velocity of the gas.
제2 압력센서(139)는 제3 배관(137a)의 내부 압력을 측정하여 제2 증폭부(142)를 통해 증폭하여 제2 아날로그 디지털 변환부(152)로 주기적으로 전송한다. 제2 아날로그 디지털 변환부(152)는 제2 압력센서(139)의 제2 압력값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(155)로 전송한다.The
제1 배관(131), 제2 배관(134), 제3 배관(137a), 공기 분사 노즐(139a)은 다음의 수학식 3과 같이, 베르누이 정리에서 압력과 속도의 관계가 성립한다.The
제3 배관(137a)은 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 거리에 따라 내부 압력이 달라진다. 다시 말해, P4 × V4가 달라지고, 이에 따라 P3 × V3가 달라지게 된다.The internal pressure of the
제어부(155)는 제1 압력센서(133)에서 측정한 제1 압력값을 기초로 P1 × V1를 계산하고, 제2 압력센서(139)에서 측정한 제2 압력값을 기초로 P3 × V3를 계산한다.The
제어부(155)는 P1 × V1를 기준으로 P3 × V3와 비교하여 차이값을 계산하고, 계산한 차이값을 기설정된 압력 속도 테이블과 비교하여 차이값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 산출한다.The
다른 실시예로서, 제어부(155)는 차이값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리의 상관 관계를 나타낸 그래프를 이용하여 차이값에 대응하는 검출 거리를 산출한다.As another embodiment, the
제어부(155)는 산출한 검출 거리를 표시부(157)로 출력한다. 본 발명은 제1 압력값과 제2 압력값만을 비교하는 것보다 압력 × 속도를 서로 비교하므로 수치값이 커지므로 좀 더 결과 데이터의 정확성을 높일 수 있다.The
제어부(155)는 제2 아날로그 디지털 변환부(152)로부터 수신한 전압 신호(온도센서(138)에서 측정한 온도값)가 기준 전압인지 판단하고, 전압 신호가 기준 전압의 차이 전압을 계산한다.The
제어부(155)는 계산한 차이 전압과 압력 보상값의 상관 관계를 나타낸 그래프를 이용하여 계산한 차이 전압에 대응하는 압력 보상값을 산출하고, 산출한 압력 보상값을 차이 압력값에 반영하며, 반영한 차이 압력값에 대응하는 검출 거리를 산출한다. 예를 들어, 차이 전압이 0.1mV이고, 압력 보상값을 0.1μm라고 가정하면, 차이 압력값 0.8μm에 압력 보상값(0.1μm)을 증가한 후, 해당 차이 압력값 0.9μm에 대한 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 산출하게 된다.The
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상하 이동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.Figure 7 is a diagram showing the configuration of a non-contact distance measurement system using artificial intelligence according to a second embodiment of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing the configuration of a vertical movement device according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템정 시스템(100)은 선반부재(110)를 상부면에 탑재하는 베이스판(20), 지지대(111), 이동블록부(112a), 하우징(120) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(150)을 포함하고, 하우징(120)을 상하 방향으로 이동시키는 상하 이동 장치(160) 및 하우징(120)의 바닥면 일측에 라이다 센서부(170)를 형성한다. 제2 실시예는 도 1의 제1 실시예와 중복되는 구성요소의 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.The non-contact
라이다 센서부(170)는 측정 대상물(10)과 하우징(120)의 하부면까지의 거리를 측정하는 기능을 수행한다.The
상하 이동 장치(160)는 베이스판(20)을 관통하여 수직으로 세워져 길이 방향의 스크류(161)를 결합하고, 스크류(161)가 일정 형상의 이동블록부(112a)를 관통하여 스크류(161)를 따라 이동블록부(112a)가 상하 방향으로 왕복 이동한다.The
베이스판(20)의 내부에는 스크류(161)의 하부 끝단에 제1 베벨기어(162)를 결합하고, 제1 베벨기어(162)에 수직 방향으로 제2 베벨기어(163)를 기어 치합되어 맞물려 있고, 제2 베벨기어(163)를 구동모터(165)의 회전축(164)에 결합한다.Inside the
스크류(161)는 직선 형상으로 일정한 길이로 형성하고, 일정 형상의 이동블록부(112a)를 관통하도록 길이 방향으로 길게 형성된다.The
스크류(161)는 길이 방향으로 길게 형성하여 일정 형상의 이동블록부(112a)를 관통하여 결합한다.The
스크류(161)는 둘레 방향을 따라 나사홈이 전조 또는 연삭 방식으로 가공된다.The
이동블록부(112a)는 내부에 너트부(미도시)를 형성하고, 스크류(161)가 너트부의 중심 부분을 관통하여 결합된다.The moving block portion 112a forms a nut portion (not shown) inside, and a
이동블록부(112a)의 너트부는 중심 부분을 스크류(161)가 결합되도록 전후면을 관통하는 관통공을 형성하고, 관통공의 내주면에 스크류(161)의 외주면에 형성된 나사홈과 대응하는 나사산이 형성된다.The nut portion of the moving block portion 112a forms a through hole penetrating the front and rear surfaces so that the
스크류(161)는 이동블록부(112a)의 너트부의 관통공에 끼워져서 나사홈과 나사산이 나사 결합을 한다.The
이동블록부(112a)는 구동모터(165)의 구동에 따라 스크류(161)를 따라 상하 방향으로 왕복 이동한다.The moving block unit 112a reciprocates in the up and down direction along the
이동블록부(112a)에 전방에 결합된 하우징(120)은 이동블록부(112a)의 상하 방향의 이동에 따라 함께 이동된다. 하우징(120)은 측정 대상물(10)의 연직 상방에서 위아래로 움직인다.The
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 센서부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 센서부를 제어하는 높이 제어모듈의 연결 관계를 나타낸 도면이다.Figure 9 is a block diagram briefly showing the internal configuration of the LiDAR sensor unit according to the second embodiment of the present invention, and Figure 10 is a connection relationship of the height control module for controlling the LiDAR sensor unit according to the second embodiment of the present invention. This is a drawing showing .
본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 센서부(170)는 측정 대상물(10)과 하우징(120)의 하부면까지의 거리를 계산한다.The
라이다 거리 측정은 비행시간 거리 측정법(Time of Flight, ToF)을 이용하여 대상체에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산한다.LiDAR distance measurement uses Time of Flight (ToF) to calculate the distance by measuring the time difference between the reference point when the pulse signal is transmitted to the object and the detection point of the reflected wave signal that is reflected back.
라이다 센서부(170)는 레이저 다이오드(171), 레이저 다이오드 드라이버(172), 레이저 다이오드 구동부(173), 포토 다이오드(174), 광학부(175), 라이다 제어부(176), 수신 신호 처리부(177)를 포함한다.The
레이저 다이오드 구동부(173)는 레이저 다이오드(171)를 구동시키기 위한 구동 신호를 레이저 다이오드 드라이버(172)에 입력할 수 있다.The
레이저 다이오드(171)는 레이저 다이오드 구동부(173)의 구동 전류를 입력받아 광학부(175)를 통해 레이저 펄스 신호를 측정 대상물(10)에 송신할 수 있다.The
레이저 다이오드 드라이버(172)는 레이저 다이오드(171)에 구동 전류를 인가할 수 있다.The
광학부(175)는 레이저 다이오드(171)에서 송신되는 레이저 펄스 시야각 확보 및 정밀한 각 해상도 확보를 위해 레이저 발광 분포 균일화, 빔 정형 비율, 수광 시 빔의 집광력 등 광학적 특성을 고려한 광학 렌즈, 프리즘(미도시) 등을 포함할 수 있다.The
레이저 다이오드(Laser Diode, LD)(171)는 레이저 펄스를 생성하여 사람 객체(11)에 송신한다.A laser diode (LD) 171 generates laser pulses and transmits them to the human object 11.
레이저 다이오드(171)가 레이저 펄스 신호를 측정 대상물(10)에 송신한 후, 포토 다이오드(Photodiode Array, PD)(174)는 광학부(175)를 통해 레이저 펄스 신호를 인가받은 측정 대상물(10)로부터 반사된 반사파 신호를 감지한다.After the
라이다 제어부(176)는 레이저 다이오드(171)의 구동 신호를 감지하는 레이저 다이오드 감지부(미도시)로부터 감지 신호를 수신하여 라이다 비행시간(Time of Flight, ToF)의 출발 시간을 계산한다.The
라이다 제어부(176)는 측정 대상물(10)로부터 반사된 반사파 신호를 입력받아 라이다 비행시간의 도착 시간을 계산한다.The
라이다 제어부(176)는 출발 시간과 도착 시간을 이용하여 레이저 펄스 신호의 감지시부터 반사파 신호의 감지시까지의 비행시간을 계산한다.The
라이다 제어부(176)는 비행시간을 계산하기 위해서 레이저 다이오드 감지부와 포토 다이오드(174)로부터 입력받은 신호를 처리하는 수신 신호 처리부(177)를 포함한다.The
라이다 제어부(176)는 수신 신호 처리부(177)에서 처리된 신호에 기초하여 비행시간을 계산할 수 있다.The
수신 신호 처리부(177)는 증폭부(178), 비교부(179), 시간 디지털 변환부(179a)를 포함한다.The reception
증폭부(178)는 입력받는 신호를 비교부(179) 및 시간 디지털 변환부(Tme to Digital Converter, TDC)(179a)의 입력 전압 레벨에 적합하도록 증폭한다.The
비교부(179)는 증폭부(178)를 통해 증폭된 전압 신호를 임계 전압과 비교하여 임계 전압 이상일 경우, 펄스 신호를 생성한다.The
시간 디지털 변환부(179a)는 비교부(179)를 통과한 펄스 신호를 비행시간을 계산하기 위한 인코딩된 출발 시간과 도착 시간의 디지털 데이터로 변환한다.The time
라이다 제어부(176)는 출발 시간과 도착 시간의 시간차를 측정하여 거리 정보를 계산한다. 라이다 제어부(176)는 계산한 거리 정보를 일정 주기마다 저장한다. 다시 말해, 라이다 센서부(170)는 측정 대상물(10)과 하우징(120)의 하부면까지의 거리 정보를 계산하고, 계산된 거리 정보를 높이 제어모듈(166)로 전송한다.The
도 10에 도시된 바와 같이, 베이스판(20)의 내부에는 구동모터(165), 높이 제어모듈(166), 통신모듈(167)을 포함하며, 높이 제어모듈(166)은 구동모터(165), 통신모듈(167), 라이다 센서부(170)와 전기적으로 연결되어 있다.As shown in FIG. 10, the inside of the
마이크로 컨트롤러 유닛(150)에는 측정 대상물(10)과 하우징(120)의 하부면까지의 거리 정보를 입력할 수 있는 입력부(158)와, 입력부(158)로부터 거리 정보를 입력받으면, 통신부(156)를 통해 통신모듈(167)로 전송하는 제어부(155)를 포함한다.The
입력부(158)는 키보드, 마우스, 터치 패드, 키패드, 터치 스크린 등 사용자의 입력수단을 포함한다.The
높이 제어모듈(166)은 통신모듈(167)로부터 마이크로 컨트롤러 유닛(150)에서 입력된 거리 정보를 수신하고, 수신한 거리 정보에 대응하는 구동 제어 신호를 생성하여 구동모터(165)로 전송한다.The
높이 제어모듈(166)은 라이다 센서부(170)에서 계산한 측정 대상물(10)과 하우징(120)의 하부면까지의 거리 정보를 수신하고, 수신한 거리 정보를 통신모듈(167)을 통해 마이크로 컨트롤러 유닛(150)으로 전송한다.The
마이크로 컨트롤러 유닛(150)의 제어부(155)는 통신부(156)를 통해 라이다 센서부(170)에서 측정한 측정 거리 정보를 수신하고, 수신한 측정 거리 정보와 입력부에 입력된 입력 거리 정보를 비교하여 측정 거리 정보와 입력 거리 정보의 차이 거리값이 0에 가깝거나 기설정된 거리 범위 이내인지 판단한다.The
제어부(155)는 측정 거리 정보와 입력 거리 정보의 차이 거리값이 0이거나 기설정된 거리 범위 이내라고 판단하는 경우, 라이다 센서부(170)의 구동 오차가 없는 정상 상태임을 인식할 수 있다.If the
제어부(155)는 측정 거리 정보와 입력 거리 정보의 차이 거리값이 기설정된 거리 범위 이내가 아니라고 판단하는 경우, 라이다 센서부(170)의 구동 오류가 있다고 판단하고 경보 메시지를 생성하여 표시부(157)로 출력한다.If the
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.Figure 11 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 측정 장치(180)는 기체가 이동하도록 비어 있는 공간인 중공형 관체 형상으로 형성되고, 일정한 길이의 내부 배관(182)과, 내부 배관(182)과 연통되어 기체를 측정 대상물(10)로 분사하는 공기 분사 노즐(183)과, 내부 배관(182)의 일부가 외부로 노출되고, 노출된 내부 배관(182)에 연결되어 외부 배관(181)으로 이루어져 있다.The
공기 분사 노즐(183)은 내부 배관(182)에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 내부 배관(182)의 제1 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소되는 축소부(184)와, 축소부(184)에 연통되어 축소부(184)에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하는 병목부(185)를 포함한다.The
병목부(185)는 출구측에 배출구(미도시)를 형성하고, 배출구를 통하여 기체가 측정 대상물(10)로 분사된다.The
외부 배관(181)은 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제1 압력센서(133)를 결합한다. 제1 압력센서(133)에서 측정한 압력값이 기준 압력이 된다.The
내부 배관(182)은 공기 분사 노즐(183)의 근처에 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제2 압력센서(139)를 결합한다. 제2 압력센서(139)에서 측정한 압력값이 측정 압력이 된다.The
내부 배관(182)은 내부에 이동하는 기체의 온도를 측정하는 온도센서(138)를 설치하고, 온도센서(138)에 의해 내부 배관(182)의 내부를 이동하는 기체의 온도를 측정한다.The
제2 실시예의 압력 측정 장치(180)는 도 4와 도 6의 신호 처리부(140)와 마이크로 컨트롤러 유닛(150)의 연결 관계와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.Since the
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.FIG. 12 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a block diagram briefly showing the internal configuration of a microcontroller unit according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시예에 따른 압력 측정 장치(130)는 기체가 이동하도록 비어 있는 공간으로 형성된 제1 배관(131), 제2 배관(134), 제3 배관(137a) 및 공기 분사 노즐(139a)로 이루어진다.The
본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛(150)은 제1 아날로그 디지털 변환부(151), 제2 아날로그 디지털 변환부(152), 제1 디지털 아날로그 변환부(153), 제2 디지털 아날로그 변환부(154), 제어부(155), 통신부(156), 표시부(157), 입력부(158), 인공 신경 엔진부(190), 학습 모델부(191), 학습부(192), 분류부(193), 인공 신경 처리망(194), 제1 솔레노이드 제어기(195) 및 제2 솔레노이드 제어기(196)를 포함한다.The
제3 실시예는 도 3의 압력 측정 장치(제1 실시예)와 도 5의 마이크로 컨트롤러 유닛(제1 실시예)와 중복되는 구성요소의 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.The third embodiment omits descriptions of components that overlap with the pressure measuring device (first embodiment) of FIG. 3 (first embodiment) and the microcontroller unit (first embodiment) of FIG. 5, and focuses on differences.
공기 탱크부(200)는 압축 공기를 일정한 압력으로 저장하고 있다.The
제1 솔레노이드 제어기(195)는 제1 솔레노이드 밸브(211)에 전기적으로 연결되고, 온오프 구동 신호를 생성하여 제1 솔레노이드 밸브(211)로 전송하여 제1 솔레노이드 밸브(211)의 구동을 제어한다.The
제2 솔레노이드 제어기(196)는 제2 솔레노이드 밸브(214)에 전기적으로 연결되고, 온오프 구동 신호를 생성하여 제2 솔레노이드 밸브(214)로 전송하여 제2 솔레노이드 밸브(214)의 구동을 제어한다.The
제어부(155)는 제1 솔레노이드 제어기(195) 및 제2 솔레노이드 제어기(196)를 구동시켜 제1 솔레노이드 밸브(211)와 제2 솔레노이드 밸브(214)를 제어할 수 있다.The
제1 솔레노이드 밸브(211)는 일측이 제1 관로(210)에 의해 공기 탱크부(200)에 연결되고, 타측이 제2 관로(212)에 의해 제1 배관(131)에 연결되어 있다.One side of the
제1 솔레노이드 밸브(211)는 제1 솔레노이드 제어기(195)의 제어에 따라 개방되어 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 제1 배관(131)의 내부로 공급한다.The
제2 솔레노이드 밸브(214)는 일측이 제3 관로(213)에 의해 공기 탱크부(200)에 연결되고, 타측이 제4 관로(215)에 의해 제3 배관(137a)에 연결되어 있다.One side of the
제2 솔레노이드 밸브(214)는 제2 솔레노이드 제어기(196)의 제어에 따라 개방되어 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 제3 배관(137a)의 내부로 공급한다.The
제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 분석하고, 차이 압력값이 기설정된 압력 범위를 벗어나는 경우, 구동 신호를 생성하여 제1 솔레노이드 제어기(195) 및 제2 솔레노이드 제어기(196)로 전송한다. 제1 솔레노이드 제어기(195) 및 제2 솔레노이드 제어기(196)는 제1 솔레노이드 밸브(211)와 제2 솔레노이드 밸브(214)를 개방하여 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 제1 배관(131)과 제3 배관(137a)에 일정 시간 공급한다.The
이후에, 제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 분석하여 차이 압력값이 기설정된 압력 범위를 벗어나는지 여부를 판단하며, 압력 범위를 벗어나지 않을 때까지 압축 공기의 공급 프로세스를 반복한다.Afterwards, the
제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값이 기설정된 기준 압력 범위 내에 있는지 판단하고, 기준 압력 범위를 벗어나는 경우, 제1 솔레노이드 제어기(195)를 구동시킨다.The
제1 솔레노이드 밸브(211)는 제1 솔레노이드 제어기(195)의 제어에 따라 개방하고, 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 제1 배관(131)로 공급한다. 제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값이 기설정된 기준 압력 범위 내에 있는지 판단하여 기준 압력 범위를 벗어나지 않을 때까지 압축 공기의 공급 프로세스를 반복할 수 있다.The
제2 솔레노이드 밸브(214)는 제2 솔레노이드 제어기(196)의 제어에 따라 개방하고, 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 제3 배관(137a)로 공급한다. 제어부(155)는 제2 압력센서(139)의 제2 압력값이 기설정된 기준 압력 범위 내에 있는지 판단하여 기준 압력 범위를 벗어나지 않을 때까지 압축 공기의 공급 프로세스를 반복할 수 있다.The
위와 같은 방법으로, 제어부(155)는 제1 배관(131)와 제3 배관(137a)의 내부 압력이 동일할 때까지 반복할 수 있다.In the above method, the
인공 신경 엔진부(190)는 학습 모델부(191) 및 인공 신경 처리망(194)를 포함한다. 학습 모델부(191)는 학습부(192) 및 분류부(193)를 포함한다.The artificial
제어부(155)는 학습부(192) 및 분류부(193)에 전기적으로 연결되어 있다.The
인공 신경 엔진부(190)는 입력으로 제1 압력센서(133)의 제1 압력값와 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 입력하고, 출력으로 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 결과 정보로 출력할 수 있다.The artificial
인공 신경 엔진부(190)는 입력으로 온도센서(138)에서 측정한 온도값을 입력하고, 출력으로 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 결과 정보로 출력할 수 있다.The artificial
제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값와 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값과, 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 학습 데이터로 저장하고 있다.The
학습부(192)는 제어부(155)에 저장된 학습 데이터를 이용하여 신경망을 통해 학습시킬 수 있다.The
학습부(192)는 학습 데이터로부터 특징점을 검출할 수 있으며, 검출한 특징점의 학습 결과에 기초하여 신경망에 적용되는 연결 가중치를 조정할 수 있다.The
학습부(192)는 신경망의 출력층에서 생성된 출력값과 학습 데이터에 대한 원하는 기대 값을 비교하여 오류를 계산하고, 오류를 줄이는 방향으로 신경망의 인식 모델에 적용되는 연결 가중치를 조정할 수 있다.The
학습부(192)는 입력층, 히든층 및 출력층으로 구성되어 차이 압력값을 입력층에 입력시키고, 입력된 차이 압력값과, 이에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 출력층으로 출력되도록 신경망을 학습시킬 수 있다.The
학습부(192)는 입력층, 히든층 및 출력층으로 구성되어 온도센서(138)에서 측정한 온도값을 입력층에 입력시키고, 입력된 온도값과, 이에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 출력층으로 출력되도록 신경망을 학습시킬 수 있다.The
학습부(192)는 제어부(155)로부터 수신한 학습 데이터인 제1 압력센서(133)의 제1 압력값와 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값에서 특징점을 검출하고, 특징점을 이용하여 신경망을 학습시킬 수 있다.The
학습부(192)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값와 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값에서 특징점을 검출하고, 특징점을 이용하여 신경망을 학습시킬 수 있다.The
학습부(192)는 온도센서(138)에서 측정한 온도값에서 특징점을 검출하고, 특징점을 이용하여 신경망을 학습시킬 수 있다.The
다시 말해, 학습부(192)는 차이 압력값 또는 온도값으로부터 특징 벡터들을 검출하고, 검출된 특징 벡터들을 이용하여 신경망을 학습시킬 수 있다.In other words, the
학습부(192)는 제어부(155)의 제어에 따라 차이 압력값이 판별되지 않는 경우, 새로운 데이터로 신경망의 인식 모델을 이용하여 학습하도록 제어할 수 있다.If the difference pressure value is not determined according to the control of the
학습부(192)는 제어부(155)로부터 차이 압력값으로 이루어진 훈련 세트(Train Set)를 인공 신경 처리망(194)의 학습을 수행하고, 유형별 딥러닝 특징값을 이용하여 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 학습한다.The
학습부(192)는 제어부(155)로부터 온도센서(138)에서 측정한 온도값으로 이루어진 훈련 세트(Train Set)를 인공 신경 처리망(194)의 학습을 수행하고, 유형별 딥러닝 특징값을 이용하여 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 학습한다.The
학습부(192)는 유형별 딥러닝 특징값을 이용하여 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 인공 신경 처리망(194)에서 학습한다.The
학습부(192)는 유형별 딥러닝 특징값을 이용하여 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 인공 신경 처리망(194)에서 학습한다.The
학습부(192)는 차이 압력값으로 이루어진 훈련 세트(Train Set)를 입력 벡터가 되며, 입력층, 은닉층, 출력층을 통과하면, 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 출력 벡터로 생성하도록 지도 학습을 통해 학습된다.The
학습부(192)는 인공 신경 처리망(194)을 이용하여 입력되는 차이 압력값의 특징값들이 입력 벡터가 되며, 입력층, 은닉층, 출력층을 통과하면, 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리를 출력 벡터로 생성하도록 지도 학습을 통해 학습된다.The
학습부(192)는 인공 신경 처리망(194)을 이용하여 입력되는 온도값의 특징값들이 입력 벡터가 되며, 입력층, 은닉층, 출력층을 통과하면, 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 출력 벡터로 생성하도록 지도 학습을 통해 학습된다.The
분류부(193)는 업데이트된 연결 가중치를 가지는 인공 신경 처리망(194)에 학습 데이터, 테스트 데이터 또는 학습에 사용되지 않은 새 데이터가 입력되면, 입력층 - 은닉층 - 폴링 커넥티드 레이어부 - 출력층을 통해 출력된 결과를 획득하여 응답 데이터로 출력할 수 있다.When training data, test data, or new data not used for learning are input to the artificial
인공 신경 처리망(194)은 입력된 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리의 예측 결과 여부를 기반으로 최적화를 통해 딥러닝 기반 분류기 모델을 생성한다.The artificial
인공 신경 처리망(194)은 입력된 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값의 예측 결과 여부를 기반으로 최적화를 통해 딥러닝 기반 분류기 모델을 생성한다.The artificial
분류부(193)는 학습부(192)로부터 신경망의 인식 모델을 수신하여 저장하고, 제어부(155)로부터 차이 압력값을 수신하고, 신경망의 인식 모델을 이용하여 수신한 차이 압력값에 대응하는 검출 거리를 도출한다.The
분류부(193)는 학습부(192)로부터 신경망의 인식 모델을 수신하여 저장하고, 제어부(155)로부터 온도값을 수신하고, 신경망의 인식 모델을 이용하여 수신한 온도값에 대응하는 차이 압력값의 압력 보상값을 도출한다.The
분류부(193)는 수신한 차이 압력값을 양자화하여 특징점들을 추출하고, 추출된 특징점들을 학습부(192)에서 학습된 학습 데이터의 특징 벡터들과 비교하여 차이 압력값에 대응하는 배출구(139d)와 측정 대상물(10) 간의 검출 거리의 결과 여부를 제어부(155)로 전송한다.The
분류부(193)는 테스트 데이터인 차이 압력값을 인공 신경 처리망(194)의 딥러닝 기반 분류기 모델을 이용하여 응답 데이터의 결과값(검출 거리 결과)으로 출력한다.The
분류부(163)는 차이 압력값에 대응하여 검출 거리 또는 검출 거리가 아닌 결과 여부를 판단한다.The
분류부(163)는 테스트 데이터인 차이 압력값을 인공 신경 처리망(194)의 딥러닝 기반 분류기 모델을 이용하여 검출 거리 결과 또는 검출 거리가 아닌 결과 여부를 판단한다.The
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력 측정 장치의 단면 모습을 나타낸 도면이다.Figure 14 is a cross-sectional view of a pressure measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제4 실시예에 따른 압력 측정 장치(180)는 기체가 이동하도록 비어 있는 공간인 중공형 관체 형상으로 형성되고, 일정한 길이의 내부 배관(182)과, 내부 배관(182)과 연통되어 기체를 측정 대상물(10)로 분사하는 공기 분사 노즐(183)과, 내부 배관(182)의 일부가 외부로 노출되고, 노출된 내부 배관(182)에 연결되어 외부 배관(181)으로 이루어져 있다.The
공기 분사 노즐(183)은 내부 배관(182)에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 내부 배관(182)의 제1 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소되는 축소부(184)와, 축소부(184)에 연통되어 축소부(184)에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하는 병목부(185)를 포함한다.The
제4 실시예는 도 11의 압력 측정 장치(제2 실시예)와 중복되는 구성요소의 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.The fourth embodiment omits description of components that overlap with the pressure measuring device (second embodiment) of FIG. 11 and focuses on differences.
공기 탱크부(200)는 압축 공기를 일정한 압력으로 저장하고 있다.The
제1 솔레노이드 제어기(195)는 제1 솔레노이드 밸브(211)에 전기적으로 연결되고, 온오프 구동 신호를 생성하여 제1 솔레노이드 밸브(211)로 전송하여 제1 솔레노이드 밸브(211)의 구동을 제어한다.The
제어부(155)는 제1 솔레노이드 제어기(195)를 구동시켜 제1 솔레노이드 밸브(211)를 제어할 수 있다.The
제1 솔레노이드 밸브(211)는 일측이 제1 관로(210)에 의해 공기 탱크부(200)에 연결되고, 타측이 제2 관로(212)에 의해 내부 배관(182)에 연결되어 있다.One side of the
제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 분석하고, 차이 압력값이 기설정된 압력 범위를 벗어나는 경우, 구동 신호를 생성하여 제1 솔레노이드 제어기(195)로 전송한다. 제1 솔레노이드 제어기(195)는 제1 솔레노이드 밸브(211)를 개방하여 공기 탱크부(200)의 압축 공기를 내부 배관(182)에 일정 시간 공급한다.The
이후에, 제어부(155)는 제1 압력센서(133)의 제1 압력값과 제2 압력센서(139)의 제2 압력값의 차이 압력값을 분석하여 차이 압력값이 기설정된 압력 범위를 벗어나는지 여부를 판단하며, 압력 범위를 벗어나지 않을 때까지 압축 공기의 공급 프로세스를 반복한다.Afterwards, the
본 명세서의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Operations according to embodiments of the present specification can be implemented as a computer-readable program or code on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Additionally, computer-readable recording media can be distributed across networked computer systems so that computer-readable programs or codes can be stored and executed in a distributed manner.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.When the embodiment is implemented in software, the above-described techniques may be implemented as modules (processes, functions, etc.) that perform the above-described functions. Modules are stored in memory and can be executed by a processor. Memory may be internal or external to the processor and may be connected to the processor by a variety of well-known means.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.Additionally, computer-readable recording media may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Program instructions may include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.Although some aspects of the invention have been described in the context of an apparatus, it may also refer to a corresponding method description, where a block or device corresponds to a method step or feature of a method step. Similarly, aspects described in the context of a method may also be represented by corresponding blocks or items or features of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as a microprocessor, programmable computer, or electronic circuit, for example. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In embodiments, a programmable logic device (e.g., a field programmable gate array) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In embodiments, a field programmable gate array may operate in conjunction with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, the methods are preferably performed by some hardware device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.
10: 측정 대상물 20: 베이스판
100: 거리 측정 시스템 110: 선반부재
111: 지지대 112: 이동 케이스
113: 나비볼트 120: 하우징
121: 내부 공간부 122: 제1 구멍
123: 제2 구멍 130: 압력 측정 장치
131: 제1 배관 132: 유입구
133: 제1 압력센서 134: 제2 배관
135: 제1 축소부 136: 제1 병목부
137: 제1 확대부 137a: 제3 배관
138: 온도센서 139: 제2 압력센서
139a: 공기 분사 노즐 139b: 제2 축소부
139c: 제2 병목부 139d: 배출구
140: 신호 처리 장치 141: 제1 증폭부
142: 제2 증폭부 143: 제3 증폭부
144: 차동 증폭기 145: 제1 버퍼 증폭기
146: 제2 버퍼 증폭기 150: 마이크로 컨트롤러 유닛
151: 제1 아날로그 디지털 변환부 152: 제2 아날로그 디지털 변환부
153: 제1 디지털 아날로그 변환부 154: 제2 디지털 아날로그 변환부
155: 제어부 156: 통신부
157: 표시부10: Measurement object 20: Base plate
100: Distance measuring system 110: Shelf member
111: support 112: mobile case
113: butterfly bolt 120: housing
121: internal space 122: first hole
123: second hole 130: pressure measuring device
131: first pipe 132: inlet
133: first pressure sensor 134: second pipe
135: first reduction section 136: first bottleneck section
137: first
138: temperature sensor 139: second pressure sensor
139a:
139c:
140: signal processing device 141: first amplifier
142: second amplification unit 143: third amplification unit
144: differential amplifier 145: first buffer amplifier
146: second buffer amplifier 150: microcontroller unit
151: first analog-to-digital conversion unit 152: second analog-to-digital conversion unit
153: first digital-to-analog converter 154: second digital-to-analog converter
155: control unit 156: communication unit
157: display unit
Claims (5)
상기 압력 측정 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 압력 측정 장치에서 검출한 압력값에 의해 얻어진 전기 신호의 변화량에 기초하여 상기 압력 측정 장치의 배출구와 상기 측정 대상물과의 거리를 연산하여 표시하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함하는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템.A first pipe forming an inlet on the inlet side with a constant first diameter into an empty space for gas to move, a second pipe communicating with the first pipe and having a narrower diameter along the flow direction of the gas, and the second pipe a third pipe that communicates with the third pipe and has a diameter equal to the first diameter of the first pipe and is longer than the length of the first pipe; and a third pipe that communicates with the third pipe and has a diameter that narrows along the flow direction of the gas. A pressure measuring device in the shape of a hollow tube consisting of an air injection nozzle that sprays gas onto the measurement object; and
A microcontroller unit electrically connected to the pressure measuring device and calculating and displaying the distance between the outlet of the pressure measuring device and the measurement object based on the amount of change in the electrical signal obtained by the pressure value detected by the pressure measuring device. A non-contact distance measurement system using artificial intelligence that includes.
상기 제1 배관은 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제1 압력센서를 결합하는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템.In claim 1,
The first pipe is a non-contact distance measurement system using artificial intelligence that is installed on the pipeline through which the gas moves and combines a first pressure sensor that measures the pressure value when the gas moves.
상기 제2 배관은,
상기 제1 배관과 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 상기 제1 배관의 제1 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소하는 제1 축소부;
상기 제1 축소부와 연통되어 상기 제1 축소부에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하는 제1 병목부; 및
상기 제1 병목부와 연통되어 기체의 흐름 방향을 따라 직경이 점차 늘어나 기체가 흐르는 단면적이 증가하는 제1 확대부를 포함하며,
상기 제1 병목부는 내부에 이동하는 기체의 온도를 측정하는 온도센서를 결합하여 기체의 온도를 측정하는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템.In claim 2,
The second pipe is,
a first reduction portion that is in communication with the first pipe and has a diameter gradually smaller than the first diameter of the first pipe along the gas flow direction, thereby reducing the cross-sectional area through which the gas flows;
a first bottleneck communicating with the first reduction unit to maintain the diameter reduced by the first reduction unit at a constant length; and
It includes a first enlarged part that is in communication with the first bottleneck and whose diameter gradually increases along the gas flow direction to increase the cross-sectional area through which the gas flows,
A non-contact distance measurement system using artificial intelligence that measures the temperature of the gas by combining a temperature sensor that measures the temperature of the gas moving inside the first bottleneck.
상기 제3 배관은 상기 제1 확대부와 연통되어 상기 제1 배관의 제1 직경과 동일한 직경을 형성하고, 상기 제1 배관의 길이보다 길게 형성하고, 기체가 이동하는 관로상에 설치되어 기체가 이동할 때의 압력값을 측정하는 제2 압력센서를 결합고,
상기 공기 분사 노즐은 상기 제3 배관에 연통하여 기체의 흐름 방향을 따라 상기 제3 배관의 제2 직경보다 직경이 점차 줄어들어 기체가 흐르는 단면적이 감소되는 제2 축소부와, 상기 제2 축소부에 연통되어 상기 제2 축소부에 의해 줄어든 직경을 일정한 길이로 유지하며, 출구측에 상기 배출구를 형성하는 제2 병목부를 포함하는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템.In claim 3,
The third pipe is in communication with the first enlarged portion and has a diameter equal to the first diameter of the first pipe, is longer than the length of the first pipe, and is installed on the pipe through which the gas moves, so that the gas Combine a second pressure sensor that measures the pressure value when moving,
The air injection nozzle is connected to the third pipe and has a diameter gradually smaller than the second diameter of the third pipe along the gas flow direction, thereby reducing the cross-sectional area through which the gas flows, and the second reduced portion. A non-contact distance measurement system using artificial intelligence including a second bottleneck that communicates and maintains the diameter reduced by the second reduction portion at a constant length and forms the outlet on the outlet side.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은,
상기 제1 압력센서에서 측정한 압력값과 상기 제2 압력센서에서 측정한 압력값의 차이 압력값을 인공 신경 엔진부에 입력하고, 상기 인공 신경 엔진부의 응답으로 상기 차이 압력값에 대응하는 상기 배출구와 측정 대상물 간의 검출 거리를 출력하는 인공지능을 이용한 비접촉식 거리 측정 시스템.In claim 4,
The microcontroller unit,
The pressure difference between the pressure value measured by the first pressure sensor and the pressure value measured by the second pressure sensor is input to the artificial nerve engine unit, and the outlet corresponding to the difference pressure value in response to the artificial nerve engine unit. A non-contact distance measurement system using artificial intelligence that outputs the detection distance between the object and the measurement object.
Priority Applications (1)
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KR1020220128803A KR20240048925A (en) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | System for Measuring Distance Non Contact Type Using Artificial Intelligence |
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KR20150007578A (en) | 2013-07-11 | 2015-01-21 | 주식회사 엘지화학 | Air micrometer mechanism |
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