KR101314739B1 - 포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템에 관한 것으로, 공을 이송하는 컨베이어 장치(100); 상기 컨베이어 장치(100)의 이송라인 측면에 설치되어 상기 공의 색깔을 감지하는 컬러센서(200); 상기 공의 색깔이 감지된 공의 크기를 측정하는 제1 포토센서(300); 상기 컨베이어 벨트의 출구 하단부에 설치되어 상기 이송된 공이 낙하되어 안착시키고, 상기 안착된 공을 제2 포토센서(430)로 인식하는 공 인식부(400); 상기 공 인식부(400) 상부에 위치하고, 상기 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거 이동부(500); 상기 수거 이동부(500)에서 이동되어 상기 색깔 및 크기에 따라 상기 공을 분류하는 분류기(600); 및 상기 공의 색깔, 크기 및 인식정보를 취득하여 각 장치를 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.
이와 같은 본 발명은, 기초적인 자동화 시스템 중 생산장동화에 속하는 무인 컨베이어 장치(100)를 이용한 공 분류 시스템을 단순화고, 공정의 효율성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 공 분류 시스템을 제공할 수 있다.

Description

포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템{ball classification system using of photo and color sensor}

본 발명은 공 분류 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단순화고, 공정의 효율성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템에 관한 것이다.

공장자동화는 1980년대부터 사용되기 시작한 용어로서 좁은 의미에서는 제품을 만드는 실제에 있어서 생산공정 또는 계측·제어의 자동화 혹은 설계 자동화 등의 국부적인 자동화를 뜻하고, 넓은 의미로는 제품의 수주에서 출하까지 일체의 생산활동을 효율적, 유기적으로 결합시키는 시스템 기술을 말한다. 이는 제품의 자동설계, 생산공정의 자동제어, 생산설비의 관리, 장애의 발견과 복구, 품질검사 등 각종 생산과 관련되어 인력으로 행하던 모든 일을 자동으로 처리할 수 있도록 하는 것으로서, 생산성을 향상시키고, 사람의 개입을 최소화시키면서 짧은 시간 안에 일정한 품질의 제품을 대량으로 생산할 수 있는 장점을 가진다.

1913년 포드자동차에서 처음 적용한 컨베이어 라인 시스템이 최초이다. 처음에는 공급중심·분업위주·소품종 대량생산 위주였으나, 점차 수요중심·자기완결·다품종 소량생산 체제에 맞는 워크셀 방식이 적용되었다. 발전단계는 단위 기계의 부분 자동화, 단위 기계의 완전 자동화, 생산 라인의 자동화, 모든 공정의 자동화의 4단계를 드는데, 최근에는 생산관리를 중심으로 하여 기업업무를 통합하는 단계로 발전하고 있다.

공장자동화 시스템은 보통 자동 창고, 산업 로봇, 수치 제어 공작 기계, 컨베이어, 무인 운송차, 품질검사 장치 등과 같이 이를 감시하고 제어하는 시스템으로 구성되며, 제품의 수주, 설계, 품질 검사, 자재 관리, 창고관리 등도 자동화한 무인공장도 등장하고 있다. 기술의 발달에 따라 일관된 완전 자동화보다 경제여건의 변화에 따라 부분 자동화 방식으로 소수 인원에 의한 완제품 생산으로 품질향상을 꾀하는 것과, 다품종 소량생산에 따른 빈번한 공정변경에도 적절히 대처할 수 있는 유연성을 필요로 하고 있다.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 기초적인 자동화 시스템 중 생산장동화에 속하는 무인 컨베이어 장치를 이용한 공 분류 시스템을 단순화고, 공정의 효율성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 공 분류 시스템을 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은 공을 이송하는 컨베이어 장치(100); 상기 컨베이어 장치(100)의 이송라인 측면에 설치되어 상기 공의 색깔을 감지하는 컬러센서(200); 상기 공의 색깔이 감지된 공의 크기를 측정하는 제1 포토센서(300); 상기 컨베이어 벨트의 출구 하단부에 설치되어 상기 이송된 공이 낙하되어 안착시키고, 상기 안착된 공을 제2 포토센서(430)로 인식하는 공 인식부(400); 상기 공 인식부(400) 상부에 위치하고, 상기 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거 이동부(500); 상기 수거 이동부(500)에서 이동되어 상기 색깔 및 크기에 따라 상기 공을 분류하는 분류기(600); 및 상기 공의 색깔, 크기 및 인식정보를 취득하여 각 장치를 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 컨베이어 벨트는, 일정 간격을 두고 배치된 3개의 축에 설치된 베어링과, 상기 베어링을 연결하는 벨트와, 상기 어느 하나의 축을 회동시키는 구동 모터를 포함하는 것이 바람직하고, 컨베이어 장치(100)를 사이에 두고 발광소자 및 수광소자를 대향시켜, 상기 공의 투과광을 검지하는 투과광 포토센서인 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 컬러센서(200) 및 제1 포토센서(300)의 상부를 밀폐시키는 컬러센서(200)용 박스형 암실이 설치되는 것일 수 있고, 상기 공 인식부(400)는, 상기 컨베이어 장치(100)에서 이송된 공이 낙하되어 안착되는 받침대(410)와, 상기 받침대(410) 측명에 설치되어 상기 공을 인식하는 제2 포토센서(430)를 포함하는 것일 수 있다.

더하여, 상기 수거 이동부(500)는, 상부에서 회동하여 상기 공 인식부(400)에 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거대(510)와, 상기 수거대(510)의 회동 각도를 조절하여 상기 수거대(510)를 회동시키는 제1 스텝 모터를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 분류기(600)는, 상기 수거 이동부(500)에서 이동된 공을 경사각을 형성하여 가이드하는 분류 가이드(610)와, 상기 중앙 제어부의 제어 신호에 따라 상기 분류 가이드(610)를 좌우로 회동시키는 제2 스텝모터(630)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 중앙 제어부는, 상기 공의 색깔, 크기 및 인식정보를 취득하는 DAQ 장치 및 상기 취득된 정보를 통해 제어 신호를 생성하는 마이크로콘트롤러 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은, 기초적인 자동화 시스템 중 생산장동화에 속하는 무인 컨베이어 장치를 이용한 공 분류 시스템을 단순화고, 공정의 효율성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 공 분류 시스템을 제공할 수 있다.

또한 구성이 간단하고 설치가 용이하며 시스템 공정의 자동화를 위한 프로그램 소프트웨어 설계가 용이할 뿐만 아니라, 다양한 종류 및 크기의 공을 빠르고 정확하게 선별하여 분류할 수 있는 시스템을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템 평면(도 1의 (a))과 측면(도 1의 (b)) 사진이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 컨베이어 장치(100)를 나타낸 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 컬러센서(200) 및 포토센서를 나타낸 사진이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 컬러센서(200)용 암실이 사용된 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템을 나타낸 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 공 인식부(400) 및 수거 이동부(500)를 나타낸 사진이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 분류기(600)를 나타낸 사진이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템에서 컨베이어 장치(100)의 공 이송 회로도이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템을 통한 Labview 프로그램의 모식도이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템의 스텝모터의 구동 프로세스를 나타내는 모식도이고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템을 적용한 최종 분류 상태를 볼 수 있는 프런트 패널을 나타낸 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템 평면(도 1의 (a))과 측면(도 1의 (b)) 사진이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템은, 공을 이송하는 컨베이어 장치(100); 상기 컨베이어 장치(100)의 이송라인 측면에 설치되어 상기 공의 색깔을 감지하는 컬러센서(200); 상기 공의 색깔이 감지된 공의 크기를 측정하는 제1 포토센서(300); 상기 컨베이어 벨트의 출구 하단부에 설치되어 상기 이송된 공이 낙하되어 안착시키고, 상기 안착된 공을 제2 포토센서(430)로 인식하는 공 인식부(400); 상기 공 인식부(400) 상부에 위치하고, 상기 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거 이동부(500); 상기 수거 이동부(500)에서 이동되어 상기 색깔 및 컬러에 따라 상기 공을 분류하는 분류기(600); 및 상기 공의 컬러, 크기 및 인식 정보를 취득하여 각 장치를 제어하는 중앙 제어부를 포함하여 구성된다.

이처럼, 본 발명의 실시예에서는 2가지 센서를 이용한 공 분류기(600)를 제안한다. 즉, 첫 번째로 분류 공의 종류인지 인식하는 공정, 두 번째로 이송하는 공정, 세 번째로 분류하는 공정을 수행하는 시스템을 나타낸 것으로, 공의 인지는 물체의 색깔을 감지하는 컬러센서(200), 물체의 유무를 감지하는 포토센서를 사용하여 공의 색과 크기를 파악해 공의 종류를 인지하고, 공의 종류로는 탁구공(주황색, 흰색), 고무공(분홍색), 테니스공, 연회색 야구공 등 다양한 종류로 구성하여 테스트해 볼 수 있다.

여기서 이송방법으로 컨베이어 장치(100)를 사용하는데 벨트와 베어링, 릴레이와 타이머 그리고 DC모터로 구성하여, 공을 이송시키다가 상기 각 센서들 앞에서 정해진 시간을 기다리고, DC모터를 이용하여 다음 장소로 이동시키는 구성이다. 그리고, 분류 방법은 컬러센서(200)와 포토센서로 공을 분류해내면 LAVIEW 프로그램과 스텝 모터를 이용하여 인지된 공을 각 각 정해진 수거함 안으로 들어갈 수 있게 하는 구성을 제안한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 컨베이어 장치를 나타낸 사진이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 컨베이어 장치(100)는 크게, 3개의 축(110), 베어링(130), 벨트(135) 및 DC 모터(150)로 구성된다. 베어링이 장착된 3개의 축(110)을 일정 간격으로 나란히 배열하고, 상기 베어링(130)을 이송 벨트(135)로 연결하고, 어느 하나의 축을 DC 모터(150)와 연결하여 구동시키면 벨트(135)가 회동하게 되고, 벨트 상부에 위치한 공이 벨트(135)를 따라 이동하게 되는 구조이다. 여기서 DC 모터(150)와 어느 하나의 축은 체인(155)으로 보다 편리하게 연결하는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 컬러센서 및 포토센서를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 컬러센서용 암실이 사용된 포토센서 및 컬러센서를 이용한 공 분류 시스템을 나타낸 사진이다.

컬러센서(200)는 빛의 색깔, 즉 광 에너지의 스펙트럼 강도를 검출하는 장치인데, 필터를 사용하여 삼원색으로 분류하고 색깔을 별개의 광 검출기로 측정하는 방법과 슬릿을 통과한 빛을 회절 격자에 의해서 스펙트럼으로 나누고, 그것을 CCD 고체 카메라에 의해서 전기 신호로 검출하는 방법 등이 있다.

본 발명의 실시예에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 프로그램 가능한 RFG 감도를 주파수로 출력해 주는 센서를 사용하였다. TCS230의 업그레이드 버전인 TCS3200 칩을 탑재하였으며, S2, S3단자에 High 또는 Low 신호로 포토다이오드의 R, G, B를 선택하고, S0, S1으로 최대 주파수를 마이컴의 최대 주파수 처리 속도에 맞추어 선택하고 출력 단자의 주파수를 읽으면 색상을 판별할 수 있다. 이 과정을 3번 거쳐 R, G, B 각각의 값을 읽은 후 이 값을 조합하면 컬러를 감지할 수 있다.

그리고, 포토센서는 측정 가능한 광 신호를 전기신호로 변환하는 기능을 지닌 센서를 말하는 것으로, 검지가 비접촉, 비파괴, 고속도, 게다가 주변에 잡음의 영향을 주지 않고 할 수 있는 특징이 있다. 취급하는 광신호의 파장대역에 따라서 자외, 가시, 적외 센서로 분류한다. 또는, 광전변환의 원리는 광전자 방출 효과, 광전도 효과, 광기전력 효과, 초전 효과, 열전 효과를 이용 한 것으로 분류할 수 있다.

종류는 개별광 센서와 1차원 및 2차원 광센서. 복합광 센서 등이 있고, 반도체 재료가 많이 사용되고 있으며, 사용하는 파장의 범위를 중심으로 선택된다. 응용은 물리량의 측정이라든가, 정보처리, 광통신, 의료용 등 범위가 넓다. 기술은 집적화, 대면적화, 장파장화해 가고 있다. 본 발명의 실시예에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 발광소자(310)와 수광소자(330)를 대향시켜 공간을 두고 일체화하고, 투과광을 검지하는 복합형식의 센서인 Autonics의 BJ15M-TDT라는 투과형 포토센서를 사용하였다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 컬러센서(200) 및 제1 포토센서(300)의 상부를 밀폐시키는 컬러센서(200)용 박스형 암실(250)이 설치되는 것이 바람직한데, 외부광(빛)에 의해 포토센서 및 컬러센서(200)에서 인식률을 저하시키고 노이즈를 발생시키기 때문이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 공 인식부(400) 및 수거 이동부(500)를 나타낸 사진이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 공 인식부(400)는 상기 컨베이어 장치(100)에서 이송된 공이 낙하되어 안착되는 받침대(410)와, 상기 받침대(410) 측명에 설치되어 상기 공을 인식하는 제2 포토센서(430)를 포함하여 구성되고, 상기 수거 이동부(500)는, 상부에서 회동하여 상기 공 인식부(400)에 안착된 공을 수거하는 이동시키는 수거대(510)와, 상기 수거대(510)를 각도를 조절하여 상기 수거대(510)를 회동시키는 제1 스텝 모터를 포함하여 구성된다.

즉, 컨베이어 장치(100)에서 이송된 공은 끝단에서 하부로 낙하되고, 낙하지점에 설치된 받침대(410)에 상기 공이 안착된다. 안착된 공은 상기 받침대(410) 측면에 설치된 제2 포토센서(430)에 의해 크기를 통해, 상기 컬러센서(200)와 제1 포토센서(300)에서 감지된 공을 인식하게 된다. 그리고 나서, 상기 받침대(410) 상부에 스텝모터에 의해 회동되는 수거대(510)를 통해 상기 받침대(410)에 안착된 공을 수거하여 분류기(600)로 전달시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템의 구성인 분류기(600)를 나타낸 사진이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 분류기(600)는 상기 수거 이동부(500)에서 이동된 공을 경사각을 형성하여 가이드하는 분류 가이드(610)와, 상기 중앙 제어부의 제어 신호에 따라 상기 분류 가이드(610)를 회동시키는 제2 스텝모터(630)를 포함하여 구성된다. 여기서 분류 가이드(610)는 반 원통형 구조가 바람직한데, 이는 수거대(510)에 의해 이동된 공이 가이드를 따라 잘 미끄러지고, 하부의 크기 및 종류별 공 수거함에 정확히 투입되는 정확도가 높기 때문이다. 이외에도 분류능력을 개선하는 모양이라면 모두 가능함은 물론이다.

그리고, 제2 스텝모터(630)는 상기 분류 가이드(610)를 좌우로 회동시켜 하부에 위치한 공의 종류별 수거함에 투입될 수 있도록 유도하는 방향 제어장치로, 상기 중앙 제어부에서 상기 공의 크기 및 색깔을 통해 분류된 정보를 가지고, 상기 스텝모터의 회동각을 제어하여 하부에 위치한 다양한 공 수거함에 정확히 투입시켜 상기 공을 분류하게 된다. 여기서, 스텝모터는 스텝 모터는 펄스 당 정해진 각도만큼 회전하는 모터로써 주파수 변조를 통해 속도를 제어할 수 있다.

그리고, 중앙 제어부는 상기 공의 컬러, 크기 및 인식 정보를 취득하는 DAQ 장치 및 상기 취득된 정보를 통해 제어 신호를 생성하는 마이크로콘트롤러 유닛을 포함하여 구성된다.

여기서, DAQ 장치는 자료 취득(Data Acquisition) 장치라고 말하는데, 실험실이나 공장에서 하중, 압력, 온도, 습도, 속도, 가속도, 변위(길이), 토크 등 아날로그 물리량을 측정하여 그 값을 얻어 분석을 하거나, 그 값을 기준으로 다른 제어를 하고자 할 때, 이 아날로그 값인 물리량을 디지털 값으로 변환하여 컴퓨터로 받아들이는 과정을 수행하는 장치이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템에서 컨베이어 장치(100)의 공 이송 회로도이다. 이하에서 도 7에 예시된 회로도를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 분류 시스템의 공정 과정을 설명한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 첫째로 초기에 컨베이어 벨트가 1번 DC모터(M 1)에 의해 작동한다. 컬러센서(200) 앞에 공이 위치하게 되면 1번 포토 센서(PHOTO 1)가 공을 인식하게 된다. 포토 센서가 공을 인식하게 되면 1번 릴레이(R 1) 에 전력을 공급하게 되고, 릴레이는 3번 타이머(T 3)와 4번 타이머(T 4)에 전력을 공급하게 된다. 그리고 1번 DC모터에 들어가는 전력을 차단하여 컬러센서(200) 앞에서 신호를 정확히 읽을 수 있도록 정지하게 된다.

3번 타이머의 정해진 시간 2초가 지나면 1번 DC모터에 전력을 공급하고 포토 센서 앞에서 조금 움직여 센서 범위를 벗어난 후 4번 타이머의 정해진 시간인 2.5초 뒤에 1번 릴레이의 전력을 차단하게 되고 1번 릴레이 전력이 차단되면서 타이머 3,4의 전력을 같이 차단하게 된다. 벨트는 포토 센서가 인식하기 전과 같이 작동하게 된다. 여기까지가 공이 컬러센서(200) 앞에서 2초 동안 정지하고 다시 움직이는 것으로 2가지 움직임 중 하나이다.

둘째로 공이 벨트에서 떨어져 공 인식부(400)에 공이 위치하게 되면 2번 포터센서(PHOTO 2)가 공을 인식하고 2번 릴레이에 전력을 공급하여 1, 2 타이머 전력을 공급하고, 1번 DC모터의 전력을 차단한다. 인식 포토 센서와 스텝모터의 구동 시간을 확보하기 위해 1번 타이머가 작동시간은 2~3초로 설정하였고, 시간이 흐르면 2번 DC 모터에 전력을 공급하게 된다.

수거 이동부(500)는 스텝모터(2번 DC 모터) 구동을 통해 수거대(510)로 공을 앞으로 밀어내기 위해 설치된 것이고, 상기 2번 DC 모터가 작동하여 한 바퀴를 돌 때 정해진 위치의 스위치를 누르게 된다. 스위치를 누르게 되면 2번 릴레이의 전력이 차단되면서 2번 DC 모터는 거의 항상 같은 위치에서 정지하고, 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템은 초기 상태인 1번 DC모터(컨베이어 장치(100) 구동모터)만 구동되는 상태가 된다. 스위치가 정상 작동이 안 될 시 5초로 설정되어 있는 2번 타이머에서 DC모터가 2바퀴 돌게 되면 정지하고 초기 상태로 돌아가도록 설정된다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템을 Labview 프로그램을 이용하여 공 분류 공정의 수행하고 그 결과를 살펴보기로 한다.

공의 인식과 분류를 위한 제어는 Labview를 이용하여 구성하였다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 포토센서의 신호는 전압 신호로 받았으며, 전선의 연결 방법은 RSE 타입으로 받았고, 데이터 값을 DBL 신호로 받아 일정 이상의 값(0.3)이 나올 때 블리언이 작동하도록 만들었다. 즉 크기가 일정 수준 이상이면 인식을 하게 된다.

컬러센서(200)의 신호는 주파수 신호로 받았으며, 정보를 6개씩 배열로 받았다. 그중에서 처음 정보는 신호가 불안정하여 제외하고 나머지 5개의 신호를 이용하였고, 5개의 신호 정보를 합친 후 5로 나누어 평균값을 사용하였다. 컬러 신호의 경우 빛에 대해서 매우 민감하여 도 4에 나타낸 바와 같이, 컬러센서(200)용 암실(250)을 만들어 사용하였다.

연속적으로 들어오는 컬러 신호의 값이 43보다 작을 때 부등호는 전부 F 값을 출력하게 된다. 따라서 대기 상태의 케이스로 이동하고, "들어오기를 기다리는 중입니다."라는 문자를 신호를 받을때 마다 매 2 초간 출력을 하게 된다. 신호는 연속적이기 때문에 공이 들어오기 전까지 계속 기다리는 중이라는 문자를 표시할 수 있다.

각각의 공이 컬러센서(200)에 인식되었을 때 컬러센서(200) 상수로 입력을 받아 케이스 창이 그 정보에 적합한 상태 창으로 변하게 된다. 초기 기다림 함수의 5000이란 시간은 공이 이송되어 공 인식부(400)의 받침대(410)에 위치에 도착하여 2번 DC 모터가 작동하기 전까지 시간인 5초를 기다리는 시간이다. 공이 상기 공 인식부(400)의 받침대(410)에 안착되면, 제2 포토센서(430)가 인식하기 시작하고, 인식된 공에 따라 수거대(510)를 회전하여 분류기(600)로 상기 공을 이동시키고, 분류기(600)에서 상기 공의 색깔 및 크기에 따라 제2 스텝모터(630)의 회동에 의해 상기 공을 분류하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템을 통한 Labview 프로그램의 모식도로, 도 8의 (a)는 야구공의 분류 예이고, 도 8의 (b) 주황색 탁구공의 분류예이다. 즉, 공의 크기가 클 경우 참 상태의 케이스 구조로 이동하여 도 8의 (a)와 같은 움직임을 보이면서 야구공으로 분류가 된고, 크기가 작을 경우에는 거짓 상태의 케이스 구조로 이동하여 도 8의 (b) 같은 움직임을 보이고 주황색 탁구공으로 분류된다. 그 외의 나머지 공들도 같은 방법으로 인식을 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템의 스텝모터의 구동 프로세스를 나타내는 모식도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 각각의 센서로 공을 분류하여 인식하게 되면 분류기(600)의 서브 VI인 스텝 모터 구동 시스템이 작동을 하게 된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 분류기(600)의 스텝 모터의 DUD203S16 드라이버 제어에서 400펄스에 스텝모터가 360도 회전이 되도록 설정을 하였고, 구동 방식은 2P 방식으로 2개의 출력 중 AO1 번 포트에서 신호가 올 경우 왼쪽으로 AO2번 포트에서 신호가 올 경우 오른쪽으로 도는 방식이 사용된다. (참고 : 1P 방식은 AO1에서 신호가 있을 때 AO2에서 신호가 오면 왼쪽 AO1에서 신호가 없을 때 AO2에서 신호가 오면 오른쪽으로 스텝 모터가 회전하게 되는 방식이다.)

여기서, 처음 서브 VI는 펄스의 수를 80, 40, 0, -40, -80 으로 제어하여 공을 분류되는 수거함으로 이동할 수 있도록 스텝 모터가 회전하며 두 번째 서브 VI의 경우 이동한 만큼 다시 원위치를 시켜주는 서브 VI이다.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템은 DC모터가 컨베이어 벨트를 구동하고 공이 컬러센서(200) 앞에 도착하게 되면 포터 센서가 인식하여 2초간 정지하여 컬러센서(200)의 인식을 돕고 그 후 벨트는 다시 구동하여 공을 2번째 인식 장소인 공 인식부(400)의 받침대(410)로 이동시킨다. 2번째 인식 장소에서 2개의 포터 센서가 인식을 하게 된다.

공의 크기를 인식하는 제2 포토센서(430)가 크기 신호를 받으면 거기에 맞춰서, 상기 받침대(410)의 상부에 위치한 수거 이동부(500)의 스텝 모터가 회전하고, 수거대(510)에 의해 분류기(600)로 이동시킨다. 공은 분류기(600)의 분류 가이드(610)를 이동되고, 분류 가이드(610)의 방향을 결정하는 스텝 모터의 방향을 따라 이동하여 분류되는 수거함으로 들어가게 된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공 분류 시스템을 적용한 최종 분류 상태를 볼 수 있는 프런트 패널이다. 프런트 패널의 제일 위쪽 '분류된 공' 창에서 현재 상태나 분류된 공을 2초간 보여 주며, 센서들이 측정한 값을 보여 줄 수 있다. 또한 각 각의 센서를 따로 정지시킬 수 있도록 제작되어 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 컨베이어 장치, 110:축, 130: 베어링, 135: 벨트, 150: DC 모터
200: 컬러센서, 250: 암실, 300: 제1 포토센서, 400: 공 인식부,
410: 받침대, , 430: 제2 포토센서, 500: 수거 이송부, 510: 수거대,
530: 제1 스텝모터, 600: 분류기, 610: 분류 가이드, 630: 제2 스텝모터

Claims (8)

1. 공을 이송하는 컨베이어 장치(100);
   상기 컨베이어 장치(100)의 이송라인 측면에 설치되어 상기 공의 색깔을 감지하는 컬러센서(200);
   상기 공의 색깔이 감지된 공의 크기를 측정하는 제1 포토센서(300);
   상기 컨베이어 벨트의 출구 하단부에 설치되어 상기 이송된 공이 낙하되어 안착시키고, 상기 안착된 공을 제2 포토센서(430)로 인식하는 공 인식부(400);
   상기 공 인식부(400) 상부에 위치하고, 상기 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거 이동부(500);
   상기 수거 이동부(500)에서 이동되어 상기 색깔 및 크기에 따라 상기 공을 분류하는 분류기(600); 및
   상기 공의 색깔, 크기 및 인식정보를 취득하여 각 장치를 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨베이어 벨트는,
   일정 간격을 두고 배치된 3개의 축에 설치된 베어링과,
   상기 베어링을 연결하는 벨트와,
   상기 어느 하나의 축을 회동시키는 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 포토센서(430)는,
   컨베이어 장치(100)를 사이에 두고 발광소자 및 수광소자를 대향시켜, 상기 공의 투과광을 검지하는 투과광 포토센서인 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 컬러센서(200) 및 제1 포토센서(300)의 상부를 밀폐시키는 컬러센서(200)용 박스형 암실이 설치되는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 공 인식부(400)는,
   상기 컨베이어 장치(100)에서 이송된 공이 낙하되어 안착되는 받침대(410)와, 상기 받침대(410) 측명에 설치되어 상기 공을 인식하는 제2 포토센서(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 수거 이동부(500)는,
   상부에서 회동하여 상기 공 인식부(400)에 안착된 공을 수거하여 이동시키는 수거대(510)와,
   상기 수거대(510)의 회동 각도를 조절하여 상기 수거대(510)를 회동시키는 제1 스텝 모터를 포함하는 것을 특징을 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 분류기(600)는,
   상기 수거 이동부(500)에서 이동된 공을 경사각을 형성하여 가이드하는 분류 가이드(610)와,
   상기 중앙 제어부의 제어 신호에 따라 상기 분류 가이드(610)를 좌우로 회동시키는 제2 스텝모터(630)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 중앙 제어부는, 상기 공의 색깔, 크기 및 인식정보를 취득하는 DAQ 장치 및 상기 취득된 정보를 통해 제어 신호를 생성하는 마이크로콘트롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서 및 컬러센서(200)를 이용한 공 분류 시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   

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