KR101202610B1 - 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 물체에서 나오는 적외선을 두 구역으로 나누어 집광하여 일정 공간에 있는 물체가 사람인지 또는 다른 물체인지를 판단하여 침입이 있는지를 판단하고자 한다.
이를 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는, 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 두 구역(zone)으로 나누어 집광하는 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array), 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)에 의해 집광된 적외선을 감지하는 감지부; 감지부에서 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하는 초전형 센서와 변환된 전기적 신호가 두 개이면 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단하는 제어부를 포함한다.
이를 통해, 본 발명의 일 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는 일정 공간 내에서 감지되는 물체가 사람인지 아니면 기타 다른 물체인지 정확하게 판단하여, 소동물이나 로봇 청소기 등의 존재 때문에 발생하는 경보 오작동을 방지할 수 있다.

Description

열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치 및 그 방법{Infrared Intrusion Detector and Method Thereof}
열선 감지기를 이용하여 일정 공간에 물체가 존재하는지 여부를 감지하는 것으로, 사람과 그 외의 물체로 구별하여 감지하는 장치 및 그 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 열선 감지기를 이용하여 물체를 감지하는 장치는 가정이나 사무실에서 침입자 경보용으로 널리 쓰이고 있다. 열선 감지기를 이용하여 물체를 감지하는 장치는 물체에서 발생되는 7~14㎛ 정도의 긴 파장을 가진 적외선에 의한 전기적 신호를 이용하여 회로 및 알고리즘을 통해 침입자 여부를 판단하여 외부에 알리게 된다. 이러한 열선 감지기를 이용하여 물체를 감지하는 장치는 물체에서 나오는 적외선을 집광하기 위해 일반적으로 집광렌즈를 이용한 광학부를 포함한다.
종래에는 광학부의 감도만으로 감지되는 물체가 사람인지 또는 소동물인지 또는 기타 다른 물체인지 판단하였다. 다만, 각 물체가 방출하는 적외선 신호가 비슷하게 출력되는 경우(예를 들어, 사람과 로봇 청소기는 적외선 신호가 유사함)에는, 광학부의 감도만으로 물체를 정확하게 감지할 수 없었다.
본 발명의 일 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는, 물체에서 나오는 적외선을 두 구역으로 나누어 집광하여 일정 공간에 있는 물체가 사람인지 또는 다른 물체인지를 판단하여 침입이 있는지를 판단하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는, 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 두 구역(zone)으로 나누어 집광하는 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array); 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)에 의해 집광된 적외선을 감지하는 감지부; 감지부에서 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하는 초전형 센서; 변환된 전기적 신호가 두 개이면 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단하는 제어부를 포함한다.
또한, 두 구역(zone)은 두 구역(zone)을 형성하는 리셋 시간(reset time)에 의해 나누어질 수 있다.
또한, 리셋 시간(reset time)은 두 구역(zone) 사이의 거리 이내로 할 수 있다.
또한, 두 구역(zone) 사이의 거리는 감지 대상 물체의 이동 속도에 따라 결정될 수 있다.
또한, 감지 대상 물체의 이동 속도는 한국 산업표준(KS) 규격의 이동 속도 감지력에 따라 결정될 수 있다.
또한, 제어부에서 감지 대상 물체를 사람으로 판단한 경우에 경보를 외부로 전달하는 경보 발생기를 더 포함할 수 있다.
또한, 주위 물체는 로봇 청소기 또는 소동물이 될 수 있다.
또한, 감지부는 하나 이상이 될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는, 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 두 구역(zone)으로 나누어 반사되는 적외선을 집광하는 미러 어레이(mirror array); 미러 어레이(mirror array)에 의해 집광된 적외선을 감지하는 감지부; 감지부에서 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하는 초전형 센서; 변환된 전기적 신호가 두 개이면 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 방법은, 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 미러 어레이(mirror array)를 통해 두 구역(zone)으로 나누어 집광하고; 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 미러 어레이(mirror array)에 의해 집광된 적외선을 감지하고; 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하고; 변환된 전기적 신호가 두 개이면 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일정 공간 내에서 감지되는 물체가 사람인지 아니면 기타 다른 물체인지 정확하게 판단하여, 소동물이나 로봇 청소기 등의 존재 때문에 발생하는 경보 오작동을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치를 통하여 사람을 감지하는 것을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치를 통하여 로봇 청소기를 감지하는 것을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프레젤 렌즈 어레이 및 감지부의 동작을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미러 어레이 및 감지부의 동작을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 방법을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치를 통하여 사람을 감지하는 것을 도시한 개략도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치는 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10), 감지부(100), 초전형 센서(Pyroelectric Sensor)(200), 제어부(300), 경보 발생기(400)를 포함한다.
프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)는 우묵하게 경사진 동심원을 연속적으로 등고선 모양으로 배열하여 광선을 평행 광선으로 모아 직접 방출하도록 만들어진 집광렌즈로서, 비교적 얇고 가벼워 영화와 텔레비전 조명기로 널리 사용된다. 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)의 구조에 따라 평면형, 구면형으로 구분된다. 평면형 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)의 경우 각각의 작은 프레넬 렌즈(fresnel lens)들이 평평한 사각형에 집적되어 있는 형태이며, 실제 집광장치로 사용할 때에는 실린더 형태로 구부려서 사용한다.
프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)는 도 3에서 도시된 바와 같이(도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프레젤 렌즈 어레이 및 감지부의 동작을 도시한 개략도이다), 구역 1과 구역 2의 두 구역(zone)으로 나누어서 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 집광한다. 두 구역(zone)은 두 구역(zone)을 형성하는 리셋 시간(reset time)에 의해 나누어진다. 리셋 시간(reset time)은 두 구역(zone) 사이의 거리 이내로 하여 결정된다. 두 구역(zone) 사이의 거리는 감지 대상 물체의 이동 속도에 따라 결정된다.
감지 대상 물체의 이동 속도는 한국 산업표준(KS) 규격에 따른다. 한국 산업표준(KR) 규격은 이동 속도 감지력에 대한 규격이다. 자세하게는 한국 산업표준(KR) 규격은 물체의 크기, 이동 속도, 온도 편차 등에 따른 이동 속도 감지력에 대한 것이다. 예를 들어, 로봇 청소기의 경우, 로봇 청소기의 속도는 약 0.3 내지 0.4m/s 이므로 구역 1과 구역 2 사이의 거리가 약 0.3 내지 0.4m 이상이 되도록 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)를 설계한다.
또한, 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)는 도 4에서 도시된 바와 같이(도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미러 어레이 및 감지부의 동작을 도시한 개략도이다), 미러 어레이(mirror array)(15)로 실시될 수 있다. 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10)와 달리, 적외선을 집광한 후 적외선을 반사시켜 감지부(100)를 통해 감지할 수 있다. 집광된 적외선은 감지부(100)에 의해서 감지된다.
감지부(100)는 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10) 또는 미러 어레이(mirror array)(15)에 근접하여 설치되고, 집광된 적외선을 감지한다.
초전형 센서(Pyroelectric Sensor)(200)는 적외선이 들어오는 적외선 투과창과 적외선 투과창 내부에 위치하는 초전소자로 이루어진다. 초전소자는 온도 변화(적외선 에너지)에 따라 전기적 신호를 발생하는 소자이다.
제어부(300)는 초전형 센서(Pyroelectric Sensor)(200)에 의해 출력되는 전기적 신호를 기초로 감지부(100)에 의해 감지된 감지 대상 물체가 사람(3)인지 기타 다른 물체인지를 판단한다. 도 1에서는 사람(3)이 감지된 것을 도시하고 있는데, 사람(3)은 크기가 커서 구역 1과 구역 2에서 모두 적외선이 감지되므로, 감지되는 물체를 사람(3)이라고 판단한다. 이후 사람이 시간에 따라 이동하는 경우, 그 다음 구역 1과 구역 2에 적외선이 모두 감지되므로 역시 사람(3)이 있다고 판단한다.
경보 발생기(400)는 제어부(300)에서 감지된 감지 대상 물체가 사람(3)이면, 즉 구역 1과 구역 2에서 모두 적외선이 감지되면, 제어부(300)는 경보 발생기(400)에서 경보가 울리도록 제어한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치를 통하여 로봇 청소기를 감지하는 것을 도시한 개략도이다.
도 2에서는 로봇 청소기 또는 소동물(5)이 감지된 것을 도시하고 있는데, 구역 1과 구역 2 중에서 구역 1에서만 적외선이 감지되므로 로봇 청소기 또는 소동물(5)이라고 판단할 수 있다. 즉, 로봇 청소기 또는 소동물(5)은 그 크기가 사람에 비해서 작으므로, 구역 1 또는 구역 2에서만 적외선이 감지된다. 이처럼, 두 구역(zone)의 각 구역(zone) 사이즈(size)는 두 구역(zone) 사이의 거리 보다 작거나 같게 설정된다.
시간에 따라 로봇 청소기 또는 소동물(5)이 이동하면 그 다음 구역 1 또는 구역 2 중 어느 하나에서 적외선이 감지되고, 제어부(300)는 이를 기초로 로봇 청소기 또는 소동물(5)이 존재하는 것으로 판단하여 경보를 울리지 않도록 제어한다. 즉, 적외선이 감지되더라도 구역 1 또는 구역 2 중 어느 하나에서만 적외선이 감지되면 침입이 없는 것으로 판단하여 경보 오작동을 방지한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array)(10) 또는 미러 어레이(mirror array)(15)를 통해 집광된 적외선은 감지부(100)를 통해 감지된다. 감지된 적외선은 초전형 센서(200)를 통해 전기적 신호로 변환된다. 전기적 신호는 제어부(300)로 인가되고, 제어부(300)는 인가된 전기적 신호를 기초로 감지 대상 물체가 사람(3)인지 소동물 또는 로봇 청소기(5)인지를 판단한다. 제어부(300)에서 판단된 결과가 사람(3)인 경우에는 제어부(300)의 신호가 경보 발생기(400)에 인가되어서 경보음 또는 경보 표시로 사용자에게 알린다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열선 감지기를 이용한 물체 감지 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 감지 대상 물체의 적외선을 두 구역으로 나누어서 감지한다(500). 다음, 나누어진 두 구역에 모두 적외선이 감지되는지를 판단한다(510). 만약 두 구역에 모두 적외선이 감지되면, 감지 대상 물체를 사람(3)으로 판단한다(520). 만약 두 구역 중 어느 하나의 구역에서만 적외선이 감지되면, 감지 대상 물체를 로봇 청소기 또는 소동물(5)로 판단한다(530). 이때, 로봇 청소기 또는 소동물(5)은 그 크기가 사람에 비해서 작으므로, 구역 1 또는 구역 2에서만 적외선이 감지된다. 이처럼, 두 구역(zone)의 각 구역(zone) 사이즈(size)는 두 구역(zone) 사이의 거리 보다 작거나 같게 설정한다.
감지 대상 물체를 사람(3)으로 판단하는 경우에는 침입이 있는 것이므로 경보 발생기(400)를 통해 경보를 울린다(540). 그런 다음, 다시 감지 대상 물체를 감지하는 과정을 반복한다.
3 :　사람 5 : 로봇 청소기 또는 소동물
10 : 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 15 : 미러 어레이(mirror array)
100 : 감지부 200 : 초전형 센서
300 : 제어부 400 : 경보 발생기

Claims (10)

  1. 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 두 구역(zone)으로 나누어 집광하는 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 상기 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 두 구역(zone)으로 나누어 반사되는 적외선을 집광하는 미러 어레이(mirror array);
    상기 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 미러 어레이(mirror array)에 의해 집광된 적외선을 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하는 초전형 센서;
    상기 변환된 전기적 신호가 두 개이면 상기 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 상기 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단하는 제어부를 포함하고,
    상기 두 구역(zone) 사이의 거리는 상기 감지 대상 물체의 이동 속도에 따라 결정되고, 상기 두 구역(zone)의 각 구역(zone) 사이즈(size)는 상기 두 구역(zone) 사이의 거리 보다 작거나 같게 설정되는 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지 대상 물체의 이동 속도는 한국 산업표준(KS) 규격의 이동 속도 감지력에 따르는 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에서 감지 대상 물체를 사람으로 판단한 경우에 경보를 외부로 전달하는 경보 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주위 물체는 로봇 청소기 또는 소동물인 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 장치.
  9. 삭제
  10. 감지 대상 물체에서 나오는 적외선을 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 미러 어레이(mirror array)를 통해 두 구역(zone)으로 나누어 집광하고;
    상기 프레넬 렌즈 어레이(fresnel lens array) 또는 미러 어레이(mirror array)에 의해 집광된 적외선을 감지하고;
    상기 감지된 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하고;
    상기 변환된 전기적 신호가 두 개이면 상기 감지 대상 물체를 사람으로 판단하고, 한 개이면 상기 감지 대상 물체를 주위 물체로 판단하고,
    상기 두 구역(zone) 사이의 거리는 상기 감지 대상 물체의 이동 속도에 따라 결정하고, 상기 두 구역(zone)의 각 구역(zone) 사이즈(size)는 상기 두 구역(zone) 사이의 거리 보다 작거나 같게 설정하는 것을 특징으로 하는 열선 감지기를 이용한 물체 감지 방법.
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