KR101981927B1

KR101981927B1 - 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치

Info

Publication number: KR101981927B1
Application number: KR1020170110877A
Authority: KR
Inventors: 박호영; 김현희; 임현수
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: KR20190025174A; WO2019045200A1

Abstract

레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 관부; 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 관부 내부의 제1 렌즈를 정렬시키는 제1 정렬부; 및 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 관부 내부의 제2 렌즈를 정렬시키는 제2 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LASER OF LASER MEASUREMENT APPARATUS}

본 발명은 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전소 보일러가 최적 연소 상태를 유지할 수 있도록 발전소 보일러 내 가스의 농도 등을 측정하는, 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치에 관한 것이다.

발전소 현장에서의 최적 연소조건 설정은 배가스 농도와 NO 배출량, 그리고 보일러 증기 온도 등을 반영하여 운전원이 하고 있으며, 최근의 수입탄종 다변화와 혼고가 일반화됨에 따라 보일러의 종합적 열효율을 고려하여 로내 연소상태를 반영한 연소 튜닝과 연소 최적화가 필요하다.

이에, 레이저 기반의 비접촉식 계측 센서인 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)를 이용하여 배가스의 산소 농도뿐만 아니라 CO 농도를 추가 계측하고, 기존 제어 방식에 CO 농도값을 추가로 이용하는 새로운 제어 방식을 적용하여 최적 연소 상태를 상시 유지하는 연소제어 기술을 제공하고 있다.

한편, 기존의 상용화된 제품을 이용하여 발전용 미분탄/중유 화염의 온도/농도를 측정할 경우 많은 어려움을 겪고 있다. 특히, 레이저 송수신 거리가 길어지게 되면 응답속도나 측정 오차율이 증가하게 되는 바, 설치 부위의 진동 저감 및 렌즈 정렬에 보다 깊은 주의가 필요하다.

이에 기존의 레이저 계측 시스템에 대해서는 광 정렬이 필수적으로 필요하게 되었고, 그 결과 송수신부의 신호 초점 및 강도를 감시하여 3차원적으로 렌즈 세트를 수동으로 조정하고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1614851호(2016.04.18)의 '광학적 온도분포 정밀계측 장치 및 방법'에 개시되어 있다.

종래에는 레이저 계측 장치의 레이저 광 정렬시, 수동으로 레이저의 정렬상태를 점검하여 정렬시키므로 광 정렬이 매우 번거로운 문제점이 있었고, 진동이 발생하는 일정시간 동안 신호를 누락시키므로, 진동을 최대한 댐핑할 수 있는 구조가 필요한 실정이다.

또한, 장기간 사용으로 인한 미소한 열적 변형이 누적되어 정렬이 어긋나는 경우는 송수신부 간의 정렬상태 변형뿐만 아니라, 송신부 내 렌즈 간 정렬이 변형되는 문제점도 있었다.

게다가, 종래에는 고분진의 경우도 윈도우에 부착된 먼지나, 보일러 화로벽에 부착된 석탄회나 슬래그를 수동으로 직접 제거하여야 하는 번거로움도 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 레이저 계측 장치의 레이저 광 크기 제어를 위해 렌즈의 진동 저감 및 정렬을 제어하고 광세기를 고강도로 유지할 수 있도록 한, 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 관부; 상기 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 상기 관부 내부의 제1 렌즈를 정렬시키는 제1 정렬부; 및 상기 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 상기 관부 내부의 제2 렌즈를 정렬시키는 제2 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 정렬부는 상기 제1 렌즈를 상기 관부의 전후방으로 이동시켜 상기 제2 렌즈와의 거리를 조절하는 제1 거리 조절부; 및 상기 제1 렌즈가 초점을 유지하도록 상기 제1 렌즈를 정렬시키는 제1 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 거리 조절부는 링 형태로 상기 관부의 내측면과 제1 나사산으로 결합되어 회전 방향에 따라 상기 제1 렌즈를 전후방으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 댐핑부는 일측이 상기 제1 거리 조절부에 설치되고 타측이 상기 제1 렌즈에 설치되어 상기 제1 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제1 스프링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 댐핑부는 자력을 이용하여 상기 제1 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제1 자력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 자력부는 상기 제1 렌즈에 설치되는 제1 내측 자력부; 및 상기 제1 거리 조절부에 설치되는 제1 외측 자력부를 포함하되, 상기 제1 내측 자력부와 상기 제1 외측 자력부는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 정렬부는 상기 제2 렌즈를 상기 관부의 전후방으로 이동시켜 상기 제1 렌즈와의 거리를 조절하는 제2 거리 조절부; 및 상기 제2 렌즈가 초점을 유지하도록 상기 제2 렌즈를 정렬시키는 제2 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 거리 조절부는 링 형태로 상기 관부의 내측면과 제2 나사산으로 결합되어 회전 방향에 따라 전후방으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 댐핑부는 일측이 상기 제2 거리 조절부에 설치되고 타측이 상기 제2 렌즈에 설치되어 상기 제2 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제2 스프링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 댐핑부는 자력을 이용하여 상기 제2 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제2 자력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 자력부는 상기 제2 렌즈에 설치되는 제2 내측 자력부; 및 상기 제2 거리 조절부에 설치되는 제2 외측 자력부를 포함하되, 상기 제2 내측 자력부와 상기 제2 외측 자력부는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 통해 전달되는 레이저 광을 연소로 내부에 전달하거나 또는 연소로 내부로부터 전달되는 레이저 광을 파라볼릭 미러에 전달하는 윈도우에 압축 공기 또는 질소를 분사하여 윈도우에 묻어 있는 먼지를 제거하나, 또는 연소로 내벽에 부착된 슬래그를 제거하는 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제거부는 압축 공기를 저장하는 압축 공기 탱크; 상기 압축 공기 탱크로부터 공급되는 압축 공기를 윈도우에 분사하는 제1 분사부; 상기 압축 공기 탱크로부터 공급되는 압축 공기를 슬래그에 분사하는 제2 분사부; 및 상기 제1 분사부 또는 상기 제2 분사부를 제어하여 상기 압축 공기 탱크에 저장된 압축 공기를 윈도우 또는 슬래그에 각각 분사하는 단속 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 제2 렌즈를 통해 전달된 레이저 광의 신호 세기에 따라 파라볼릭 미러의 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 각도 조절부는 상기 파라볼릭 미러에 의해 집광된 레이저 광을 수광하는 디텍터; 상기 파라볼릭 미러를 회전시키는 구동부; 및 상기 디텍터의 신호 세기를 기 설정된 설정값과 비교하여 비교 결과에 따라 상기 구동부를 제어하는 파라볼릭 미러 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 레이저 계측 장치의 레이저 광 크기 제어를 위해 렌즈를 정렬시키고 광세기를 고강도로 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 보일러 내부의 온도 및 농도분포 측정시 정확하고 안정적인 레이저 광을 확보하여 보다 신뢰성 있는 계측이 가능하도록 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 발전소 현장의 고압 작업용 공기를 사용하여 먼지 및 슬래그를 제어함으로써, 비교적 저렴한 가격으로 레이저 시스템의 운전 안정성과 광신호를 확보할 수 있도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치의 레이저 광 크기 제어 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 조절부의 구성도이다.
도 3 및 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 정렬부 및 제2 정렬부의 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제거부의 블럭 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치의 레이저 광 크기 제어 방식을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 조절부의 구성도이며, 도 3 및 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 정렬부 및 제2 정렬부의 구성도이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제거부의 블럭 구성도이다.

도 1 내지 도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 관부(30), 각도 조절부(40), 제1 정렬부(50), 제2 정렬부(60) 및 제거부(70)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치에서, 레이저 다이오드(Lasee Diode;LD)로부터 방출된 레이저 광은 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 간의 조합으로 그 크기가 제어된다.

본 실시예에서 레이저 계측 장치로는 석탄화력이나 중유화력 발전소에 연소 제어 및 최적화를 위하여 사용되는 파장가변형 레이저 계측시스템이 채용될 수 있다.

제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)는 관부(30) 내부에 각각 설치되며, 레이저 광을 확대 또는 축소시킬 수 있는 집광형 렌즈 또는 분산형 렌즈, 및 평행하게 진행하도록 유도하는 렌즈가 채용될 수 있다. 일 예로, 제1 렌즈(10)로 Convergent lens가 채용되고, 제2 렌즈(20)로 Collimation lens가 채용될 수 있다.

여기서, 레이저 광의 크기는 평행광의 직경이며, 레이저 광의 크기가 작을수록 수신 강도는 높아지나 정렬이 어렵고 진동에 취약하다. 따라서, 레이저 광의 크기는 시험 조건 등에 따라 사전에 정의되어야 할 필요가 있다.

참고로, 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)를 정렬시키는 것은, 제1 렌즈(10)의 중심선과 제2 렌즈(20)의 중심선이 일치시키는 것으로 이해되어야할 것이다.

이에 본 발명의 일 실시에에서는 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 간의 거리를 조절하여 레이저 광의 크기를 조절한다. 이에 대해서는 후술한다.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치에서, 레이저 광의 수신율은 파라볼릭 미러(Parabolic Mirror)(41)에서 증대될 수 있다.

이에 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 상기한 파라볼릭 미러(41)의 각도를 조절하여 신호 강도 및 정확도를 개선하도록 각도 조절부(40)를 포함한다.

도 2 를 참조하면, 각도 조절부(40)는 파라볼릭 미러(41), 디텍터(42), 구동부(43) 및 파라볼릭 미러 제어부(44)를 포함한다.

파라볼릭 미러(41)는 제2 렌즈(20)에 의해 평행하게 진입한 레이저 광을 디텍터(42)로 집광한다.

디텍터(42)는 파라볼릭 미러(41)에 의해 집광된 레이저 광을 검출하여 해당 레이저 광에 대응되는 신호를 출력한다.

구동부(43)는 파라볼릭 미러 제어부(44)의 제어신호에 따라 파라볼릭 미러(41)의 각도를 조절한다. 이와 같이, 구동부(43)에 의해 파라볼릭 미러(41)의 각도가 조절됨으로써, 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)의 정렬이 완벽하게 이루어지지 않더라도 레이저 광이 디텍터(42)에 정확하게 진입할 수 있도록 한다.

파라볼릭 미러 제어부(44)는 디텍터(42)로부터 출력된 신호의 신호 세기를 기 설정된 설정값과 비교하여 신호 세기가 설정값 이하이면 구동부(43)를 제어함으로써, 디텍터(42)로부터 출력된 신호의 신호 세기가 설정값 이상이 되도록 한다.

이에 따라, 1차적으로 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)를 정렬시킬 경우 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)의 정렬이 완벽하게 이루어지지 않더라도, 파라볼릭 미러(41)의 각도를 조절함으로써, 레이저 광이 디텍터(42)에 정확하게 진입할 수 있게 된다.

한편, 제1 정렬부(50)는 관부(30) 내부에서 이동 가능하게 설치되어 관부(30) 내부의 제1 렌즈(10)를 정렬시키고, 제2 정렬부(60)는 관부(30) 내부에서 이동 가능하게 설치되어 관부(30) 내부의 제2 렌즈(20)를 정렬시킨다.

이 경우, 제1 정렬부(50)와 제2 정렬부(60)는 상기한 바와 같이 관부(30)를 따라 이동 가능하게 설치되어 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 간의 거리를 조절함으로써 레이저 광의 두께를 조절함과 더불어, 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 각각을 초점 위치에 고정시킨다.

먼저, 제1 정렬부(50)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 제1 거리 조절부(51)와 제1 댐핑부(53)를 포함한다.

제1 거리 조절부(51)는 링 형태로 형성되어 외측면이 관부(30)의 내측면과 면접되며, 제1 댐핑부(53)를 통해 제1 렌즈(10)와 연결되어 제1 렌즈(10)를 관부(30)의 전후방으로 이동시킴으로써 제2 렌즈(20)와의 거리를 조절한다.

이 경우, 관부(30) 내측면에는 나사산이 형성되고, 제1 거리 조절부(51)의 외측면에는 제1 나사산(52)이 형성된다. 이에 따라 제1 거리 조절부(51)는 관부(30)와 나사산으로 결합되어 제1 거리 조절부(51)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함에 따라 관부(30)의 전방 또는 후방으로 이동하게 된다.

여기서, 관부(30) 내측면에 형성되는 나사산은 제1 렌즈(10)가 이동 가능한 범위에 따라 다양한 길이로 형성될 수 있다.

도 4 를 참조하면, 제1 댐핑부(53)는 제1 스프링부(54) 및 제1 자력부(55)를 포함한다.

제1 스프링부(54)는 복수 개가 구비되며, 일측이 제1 거리 조절부(51)에 설치되고 타측이 제1 렌즈(10)에 설치되어 제1 렌즈(10)를 초점 위치에 고정시킨다.

제1 스프링부(54)는 4개가 구비될 수 있으며 각각은 90도 방향으로 각각 배치된다. 따라서, 진동에 의해 관부(30)가 흔들리더라도, 제1 스프링부(54)에 의해 진동에 의한 변이가 상쇄될 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 제1 스프링부(54)가 4개가 구비되고 이들이 90도 방향으로 각각 배치되는 것을 예시로 설명하였으나, 제1 스프링부(54)의 설치 위치 및 개수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 제1 렌즈(10)가 초점 위치에 정확하게 위치할 수 있도록 하는 것이라면, 다양한 위치와 개수로 설치될 수 있다.

제1 자력부(55)는 자력을 이용하여 제1 렌즈(10)를 초점 위치에 고정시키는 것으로써, 복수 개가 마련된다.

제1 자력부(55)는 일 예로 4개가 구비되며, 각각은 제1 렌즈(10)에 설치되는 제1 내측 자력부(551), 및 제1 거리 조절부(51)에 설치되는 제1 외측 자력부(552)를 포함한다. 이 경우, 제1 내측 자력부(551)와 제1 외측 자력부(552)는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치된다.

즉, 제1 내측 자력부(551)의 외측 극성과 제1 외측 자력부(552)의 내측 극성이 동일하도록 배치됨으로써, 제1 내측 자력부(551)와 제1 외측 자력부(552) 간에는 척력이 작용하게 된다.

이 경우, 제1 자력부(55)는 상기한 바와 같이 4개가 구비되고 90도 방향으로 각각 배치된다.

따라서, 진동에 의해 관부(30)가 흔들리더라도, 자력에 의해 진동에 의한 변이가 상쇄될 수 있다.

여기서, 제1 내측 자력부(551)와 제1 외측 자력부(552)는 가변 자석이 채용될 수 있으며, 이를 통해 렌즈 정렬이 더욱 손쉽게 이루어질 수 있다. 이는 후술한 제2 자력에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 제1 자력부(55)가 4개가 구비되고 이들이 90도 방향으로 각각 배치되는 것을 예시로 설명하였으나, 제1 자력부(55)의 설치 위치 및 개수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 제1 렌즈(10)가 초점 위치에 정확하게 위치할 수 있도록 하는 것이라면, 다양한 위치와 개수로 설치될 수 있다.

이와 같이, 제1 댐핑부(53)는 제1 스프링부(54)와 제1 자력부(55)를 구비하여 제1 렌즈(10)의 위치 변동을 최소화하고 빠른 댐핑이 가능하게 한다.

제2 정렬부(60)는 관부(30)에서 이동 가능하게 설치되어 관부(30) 내부의 제2 렌즈(20)를 정렬시킨다. 이러한 제2 정렬부(60)는 제2 렌즈(20)를 정렬시킨다는 점에서 상기한 제1 정렬부(50)와 그 구조가 동일한다.

제2 정렬부(60)는 제2 거리 조절부(61)와 제2 댐핑부(미도시)를 포함한다. 참고로, 제2 정렬부(60)는 제2 렌즈(20)를 정렬시키는 점을 제외하고는 제1 정렬부(50)와 동일하므로, 이하 간단하게 설명한다.

제2 거리 조절부(61)는 링 형태로 형성되어 관부(30)의 내측면과 면접되며, 제2 댐핑부를 통해 제2 렌즈(20)와 연결되어 제2 렌즈(20)를 관부(30)의 전후방으로 이동시킴으로써 제1 렌즈(10)와의 거리를 조절한다.

이 경우, 제2 거리 조절부(61)는 외측면에 제2 나사산(62)이 형성되어 관부(30)와 나사산으로 결합되며, 제2 거리 조절부(61)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함에 따라 관부(30)의 전방 또는 후방으로 이동하게 된다.

제2 댐핑부는 제2 스프링부(미도시) 및 제2 자력부(미도시)를 포함한다.

제2 스프링부는 복수 개가 구비되며, 일측이 제2 거리 조절부(61)에 설치되고 타측이 제2 렌즈(20)에 설치되어 제2 렌즈(20)를 초점 위치에 고정시킨다. 따라서, 진동에 의해 관부(30)가 흔들리더라도, 제2 스프링부에 의해 진동에 의한 변이가 상쇄될 수 있다.

참고로, 제2 스프링부가 제1 스프링부(54)와 같이 4개가 구비되고 이들이 90도 방향으로 각각 배치될 수 있다.

제2 자력부는 자력을 이용하여 제2 렌즈(20)를 초점 위치에 고정시킨다. 제2 자력부는 제2 렌즈(20)에 설치되는 제2 내측 자력부(미도시) 및 제2 거리 조절부(61)에 설치되는 제2 외측 자력부(미도시)를 포함하는데, 제2 내측 자력부와 제2 외측 자력부는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치된다. 즉, 제2 내측 자력부의 외측 극성과 제2 외측 자력부의 내측 극성이 동일하도록 배치됨으로써, 제2 내측 자력부와 제2 외측 자력부 간에는 척력이 작용하게 된다.

따라서, 진동에 의해 관부(30)가 흔들리더라도, 진동에 의한 변이가 상쇄될 수 있다.

참고로, 제2 자력부의 설치 위치 및 개수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 제2 렌즈(20)가 초점 위치에 정확하게 위치할 수 있도록 하는 것이라면, 다양한 위치와 개수로 설치될 수 있다.

이와 같이, 제2 댐핑부는 제2 스프링부와 제2 자력부를 통해 제1 렌즈(10)의 위치 변동을 최소화하고 빠른 댐핑이 가능하게 한다.

즉, 제1 정렬부(50)와 제2 정렬부(60)는 관부(30)를 따라 이동 가능하게 설치되어 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)를 이동시킴으로써, 레이저 광의 크기를 적절하게 조절할 수 있도록 한다.

또한, 제1 정렬부(50)와 제2 정렬부(60)는 각각이 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)를 자력과 탄성력을 이용하여 초점 위치에 위치시키고 외부의 진동이 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)에 전달되지 않도록 함으로써 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)의 위치 변동을 최소화시킬 수 있다.

제거부(70)는 윈도우(Window)에 부착되어 있는 먼지나, 연소로 내벽에 부착된 석탄회나 슬래그를 제거한다. 윈도우는 연소로 내부의 먼지 등이 외부로 배출되지 않도록 차단함과 더불어 제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20)를 통해 전달되는 레이저 광을 연소로 내부에 전달하거나 연소로 내부로부터 전달되는 레이저 광을 파라볼릭 미러(41)에 전달한다.

제거부(70)는 압축 공기 탱크(71), 제1 분사부(73), 제2 분사부(72) 및 단속 제어부(74)를 포함한다.

압축 공기 탱크(71)는 압축 공기를 저장한다.

제1 분사부(73)는 압축 공기 탱크(71)로부터 공급되는 압축 공기를 윈도우에 분사하는 것으로써, 제1 분사관(731) 및 제1 밸브(732)를 포함한다.

제1 분사관(731)은 압축 공기 탱크(71)로부터 공급되는 압축 공기를 연소로 내부의 윈도우 면으로 유도한다. 제1 밸브(732)는 단속 제어부(74)의 제어신호에 따라 압축 공기 탱크(71)로부터 제1 분사관(731)을 통해 윈도우로 공급되는 압축 공기를 단속한다.

제2 분사부(72)는 압축 공기 탱크(71)로부터 공급되는 압축 공기를 연소로 내측벽에 부착된 슬래그에 분사하는 것으로써, 제2 분사관(721) 및 제2 밸브(722)를 포함한다.

제2 분사관(721)은 압축 공기 탱크(71)로부터 공급되는 압축 공기를 연소로 내벽에 붙어 있는 슬래그로 유도한다. 제2 밸브(722)는 단속 제어부(74)의 제어신호에 따라 압축 공기 탱크(71)로부터 제2 분사관(721)을 통해 슬래그로 공급되는 압축 공기를 단속한다.

단속 제어부(74)는 제1 밸브(732) 또는 제2 밸브(722)를 제어하여 제1 분사관(731) 또는 제2 분사관(721)을 통해 압축 공기를 펄스식으로 분사함으로써, 윈도우에 부착되어 있는 먼지나 연소로 내벽에 붙어 있는 슬래그를 제거한다.

참고로, 본 실시예에서는 먼지나 슬래그를 제거하기 위해 압축 공기를 이용하는 것을 예시로 설명하였으나, 공기 이외에 질소도 이용될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 레이저 계측 장치의 레이저 광 크기 제어를 위해 렌즈를 정렬시키고, 진동을 저감시키며, 광세기를 고강도로 유지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 보일러 내부의 온도 및 농도분포 측정시 정확하고 안정적인 레이저 광을 확보하여 보다 신뢰성 있는 계측이 가능하도록 한다.

게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치는 발전소 현장의 고압 작업용 공기를 사용하여 먼지 및 슬래그를 제어함으로써, 비교적 저렴한 가격으로 레이저 시스템의 운전 안정성 및 정확한 광신호를 확보할 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 제1 렌즈 20: 제2 렌즈
30: 관부 40: 각도 조절부
41: 파라볼릭 미러 42: 디텍터
43: 구동부 44: 파라볼릭 미러 제어부
50: 제1 정렬부 51: 제1 거리 조절부
52: 제1 나사산 53: 제1 댐핑부
54: 제1 스프링부 55: 제1 자력부
551: 제1 내측 자력부 552: 제1 외측 자력부
60: 제2 정렬부 61: 제2 거리 조절부
62: 제2 나사산 70: 제거부
71: 압축 공기 탱크 72: 제2 분사부
721: 제2 분사관 722: 제2 밸브
73: 제1 분사부 731: 제1 분사관
732: 제1 밸브 74: 단속 제어부

Claims

관부;
상기 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 상기 관부 내부의 제1 렌즈를 정렬시키는 제1 정렬부; 및
상기 관부 내부에서 이동 가능하게 설치되어 상기 관부 내부의 제2 렌즈를 정렬시키는 제2 정렬부를 포함하고,
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 통해 전달되는 레이저 광을 연소로 내부에 전달하거나, 또는 연소로 내부로부터 전달되는 레이저 광을 파라볼릭 미러에 전달하는 윈도우에 압축 공기 또는 질소를 분사하여 윈도우에 묻어 있는 먼지를 제거하나, 또는 연소로 내벽에 부착된 슬래그를 제거하는 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 정렬부는
상기 제1 렌즈를 상기 관부의 전후방으로 이동시켜 상기 제2 렌즈와의 거리를 조절하는 제1 거리 조절부; 및
상기 제1 렌즈가 초점을 유지하도록 상기 제1 렌즈를 정렬시키는 제1 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 거리 조절부는
링 형태로 상기 관부의 내측면과 제1 나사산으로 결합되어 회전 방향에 따라 상기 제1 렌즈를 전후방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 댐핑부는
일측이 상기 제1 거리 조절부에 설치되고 타측이 상기 제1 렌즈에 설치되어 상기 제1 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제1 스프링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 댐핑부는
자력을 이용하여 상기 제1 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제1 자력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제1 자력부는
상기 제1 렌즈에 설치되는 제1 내측 자력부; 및
상기 제1 거리 조절부에 설치되는 제1 외측 자력부를 포함하되,
상기 제1 내측 자력부와 상기 제1 외측 자력부는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 정렬부는
상기 제2 렌즈를 상기 관부의 전후방으로 이동시켜 상기 제1 렌즈와의 거리를 조절하는 제2 거리 조절부; 및
상기 제2 렌즈가 초점을 유지하도록 상기 제2 렌즈를 정렬시키는 제2 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제2 거리 조절부는
링 형태로 상기 관부의 내측면과 제2 나사산으로 결합되어 회전 방향에 따라 전후방으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제2 댐핑부는
일측이 상기 제2 거리 조절부에 설치되고 타측이 상기 제2 렌즈에 설치되어 상기 제2 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제2 스프링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제2 댐핑부는
자력을 이용하여 상기 제2 렌즈를 초점 위치에 고정시키는 복수 개의 제2 자력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 제2 자력부는
상기 제2 렌즈에 설치되는 제2 내측 자력부; 및
상기 제2 거리 조절부에 설치되는 제2 외측 자력부를 포함하되,
상기 제2 내측 자력부와 상기 제2 외측 자력부는 서로 대향되는 방향으로 동일한 극성이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 제거부는
압축 공기를 저장하는 압축 공기 탱크;
상기 압축 공기 탱크로부터 공급되는 압축 공기를 윈도우에 분사하는 제1 분사부;
상기 압축 공기 탱크로부터 공급되는 압축 공기를 슬래그에 분사하는 제2 분사부; 및
상기 제1 분사부 또는 상기 제2 분사부를 제어하여 상기 압축 공기 탱크에 저장된 압축 공기를 윈도우 또는 슬래그에 각각 분사하는 단속 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈를 통해 전달된 레이저 광의 신호 세기에 따라 파라볼릭 미러의 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 각도 조절부는
상기 파라볼릭 미러에 의해 집광된 레이저 광을 수광하는 디텍터;
상기 파라볼릭 미러를 회전시키는 구동부; 및
상기 디텍터의 신호 세기를 기 설정된 설정값과 비교하여 비교 결과에 따라 상기 구동부를 제어하는 파라볼릭 미러 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 계측 장치의 레이저 광 제어 장치.