KR100988545B1 - 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템은 대상물에 결합하는 적어도 하나의 멤스(MEMS; Micro-Electro Mechanical System) 센서, 적어도 하나의 멤스 센서로부터의 아날로그 형태의 센서 신호를 수신하여, 신호 처리를 한 후, 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호 형태로 변환된 센서 신호를 패킷 데이터로 생성하며, 생성된 패킷 데이터를 무선으로 베이스 스테이션에 전송하는 무선 센서 유닛 및 패킷 데이터를 수신하여 합성하며, 합성된 패킷 데이터를 분석하여, 분석된 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 구동하여 진단 결과를 생성하여 보고하는 베이스 스테이션을 포함한다.
멤스, 센서, 결함, 진단

Description

멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템{Fault diagnosis system using MEMS sensors}
본 발명은 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템에 관한 것이다.
종래에는, 기계 설비 등의 유지 보수를 위하여, 미리 지정된 기간이 경과하면 기계 설비의 부품을 교환하는 주기 검사 방법이 사용되었다. 주기 검사 방법은 부품의 상태에 관계없이 일률적으로 교환하기 때문에, 낭비적 요소를 포함하는 문제점이 있다. 주기 검사 방법과 더불어, 기계 설비의 유지 보수를 위하여, 다양한 센서를 기계 설비에 부착한 후, 센서로부터 발생되는 센서 신호를 전문가가 분석하여 기계 설비의 상태를 진단하는 방법이 사용되었다. 전문가에 의한 기계 설비의 진단 방법에 있어서도, 기계 설비의 수에 비하여 전문가의 수가 적기 때문에, 효율적인 기계 설비의 유지 보수가 어렵다는 단점이 있다.
최근에는 기계 설비의 진단에 있어서, 전문가를 대체할 수 있는 진단 시스템이 사용되고 있다. 도 1을 참조하여, 종래의 진단 시스템에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 1은 종래의 기계 설비의 유지 보수를 위한 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 진단 시스템에 있어서, 기계 설비의 진단을 위하여, 기계 설비와 같은 대상(101)에 결합하는 적어도 하나의 고가의 가속도 센서(103), 적어도 하나의 고가의 온도 센서(105), 적어도 하나의 클램프 전류 센서(107)와 같은 다양한 센서와, 센서들을 통합, 분기하기 위한 정션 박스(109), 신호 처리 장치(111), 디스플레이 장치(113) 등이 필요하다. 종래의 자동 진단 시스템에 있어서, 기계 설비의 상태를 정밀하게 감시하기 위해서는, 다양한 종류의 센서들이 필요하지만, 이러한 센서들이 고가이기 때문에, 고가의 기계 설비에서만 적용될 수 있는 단점이 있다. 기계 설비의 전부 또는 대부분을 자동 진단 시스템에 의하여 관리될 수 있으면, 보다 신뢰성 있는 유지 보수가 가능하기 때문에, 저가형 센서의 사용이 필수적이라 할 수 있다. 또한 종래의 진단 시스템은 자동으로 기계 설비의 상태를 진단할 수 없는 문제점이 있다. 또한 종래의 진단 시스템에 있어서, 각종 센서들, 정션 박스(109), 신호 처리 장치(111), 디스플레이 장치(113) 등이 각각 유선으로 연결되어 있기 때문에, 각 장치들의 유연한 이동성을 확보하기가 곤란한 문제점이 있다. 특히 각 장치들 사이에 장애물이 존재하는 경우에는, 가속도 신호를 취득할 수 없는 상황이 초래될 수 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 저가형의 멤스 센서를 이용하여 자동으로 기계 설비의 상태를 진단할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 저가형의 멤스 센서로부터의 센서 신호를 바탕으로 진단 알고리즘을 이용하여 자동으로 기계 설비의 상태를 진단할 수 있는 멤스 센서를 이용한 진단 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기계 설비에 결합하는 멤스 센서로부터의 센서 신호를 실시간으로 무선 송수신하여 기계 설비의 상태를 자동으로 진단하여, 운전 정지나 고장에 의한 경제적 손실, 인명 손실을 방지하거나 최소화하며, 정비 비용(maintenance cost)의 절감을 통하여 경제적 이익 또는 에너지 효율을 극대화할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 기계설비 대상물에 결합하는 적어도 하나의 멤스(MEMS;Micro-Electro Mechanical System) 센서; 상기 적어도 하나의 멤스 센서로부터의 아날로그 형태의 센서 신호를 수신하여, 신호 처리를 한 후, 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호 형태로 변환된 센서 신호를 패킷 데이터로 생성하며, 생성된 패킷 데이터를 무선으로 베이스 스테이션에 전송하는 무선 센서 유닛; 패킷 데이터를 수신하여 합성하며, 합성된 패킷 데이터를 분석하여, 분석된 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 구동하여 진단 결과를 생성하여 보고하는 베이스 스테이션; 및 상기 진단 결과에 상응하는 알람 장치를 포함하여 상기 진단 결과를 출력하는 디스플레이 장치;를 포함하고, 상기 멤스 센서는 멤스 가속도 센서, 멤스 온도 센서 및 멤스 전류 센서 중 적어도 어느 하나이고, 상기 무선 센서 유닛은 고역 통과 필터(High Pass Filter), 증폭기 및 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하되, 상기 신호 처리는 상기 고역 통과 필터(High Pass Filter), 상기 증폭기 및 상기 저역 통과 필터(Low Pass Filter)에 의하여 수행되고, 상기 진단 알고리즘은 데이터 레벨(Data Level)과 지식 레벨(Knowledge Level)로 나뉘고, 데이터 분석 모듈로부터 분석된 센서 데이터를 수신한 후, 수신한 분석된 센서 데이터를 데이터베이스에 저장하며, 데이터베이스에 저장된 센서 데이터로부터 특징값을 계산하여, 특징값을 추출한 후, 추출된 특징값을 바탕으로, 패턴 분석 과정을 통하여 진단 결과를 추출하며, 추출된 진단 결과를 보고하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
삭제
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기계 설비 대상물에 결합하는 적어도 하나의 멤스(MEMS;Micro-Electro Mechanical System) 센서; 상기 적어도 하나의 멤스 센서로부터 수신되는 아날로그 형태의 센서 신호를 신호 처리하는 센서 모듈(Sensor Module) 및 상기 아날로그 형태의 센서 신호를 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호로 변환된 상기 센서 신호에 상응하는 패킷 신호를 무선으로 베이스 스테이션으로 전송하는 인터페이스 모듈(Interface Module)을 포함하는 무선 센서 유닛; 상기 패킷 신호를 수신하여 합성하는 서버 모듈(Server Module), 상기 합성에 의하여 생성된 합성 데이터를 분석하여 분석 데이터를 생성하는 데이터 분석 모듈(Data Analysis Module) 및 상기 분석 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 통하여 상기 대상물에 상응하는 진단 결과를 생성하여 보고하는 솔버 모듈(Solver Module)을 포함하는 베이스 스테이션; 및 상기 진단 결과를 출력하고, 알람장치를 포함한 디스플레이 장치;를 포함하여 이루어지고, 상기 센서 모듈은 먹스(Mux), 고역 통과 필터(High Pass Filter), 증폭기 및 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하며, 상기 무선 센서 유닛은 배터리(Battery)를 더 포함하고, 상기 멤스 센서는 멤스 가속도 센서, 멤스 온도 센서 및 멤스 전류 센서 중 적어도 어느 하나이며, 상기 진단 알고리즘은 데이터 레벨(Data Level)과 지식 레벨(Knowledge Level)로 나뉘고, 데이터 분석 모듈로부터 분석된 센서 데이터를 수신한 후, 수신한 분석된 센서 데이터를 데이터베이스에 저장하며, 데이터베이스에 저장된 센서 데이터로부터 특징값을 계산하여, 특징값을 추출한 후, 추출된 특징값을 바탕으로, 패턴 분석 과정을 통하여 진단 결과를 추출하며, 추출된 진단 결과를 보고하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
삭제
본 발명에 의하여, 저가형의 멤스 센서, 특히 멤스 가속도 센서, 멤스 전류 센서 및 멤스 온도 센서를 이용하여 자동으로 기계 설비의 상태를 진단할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 저가형의 멤스 센서로부터의 센서 신호를 바탕으로 진단 알고리즘을 이용하여 자동으로 기계 설비의 상태를 진단할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 센서 네트워크를 감시하며, 데이터를 복원할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 기계 설비에 결합하는 멤스 센서로부터의 센서 신호를 실시간으로 무선 송수신하여 기계 설비의 상태를 자동으로 진단하여, 운전 정지나 고장에 의한 경제적 손실, 인명 손실을 방지하거나 최소화하며, 정비 비용(maintenance cost)의 절감을 통하여 경제적 이익 또는 에너지 효율을 극대화할 수 있는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다. 도면이나 도면에 대한 설명은 본 발명의 예를 든 것으로 이로써 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 기계 설비의 상태를 진단하기 위한 시스템은 저가형의 센서로서, 멤스 센서를 채용한다. 멤스 센서, 특히 멤스 가속도 센서에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
멤스(MEMS;Micro-Electro Mechanical System)는 마이크로 시스템, 마이크로 머신, 마이크로 메카트로닉스로 혼용되어 사용되고 있으며, 초소형 시스템이나 초소형 기계를 의미한다. 멤스는 반도체 제작 공정을 이용하므로 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 크기로 제작이 가능하며, 일괄 공정에 의하여 대량 생산이 가능하며, 낮은 소비 전력을 가질 뿐만 아니라, 기계 부품, 센서, 전자 회로 등을 하나의 칩에 집적하여 높은 신뢰도를 가지는 등의 이유로, 현재 이에 대한 활발한 연구 및 산업상 적용이 진행되고 있다.
멤스의 기술 개발 추이를 살펴보면, 1960년대에는, 실리콘 기판상에 밸브, 모터, 기어 등의 미세 기계 요소를 2차원 평면으로 제작하였다. 1970년대에는, 이방성 에칭을 이용한 여러 가지 디바이스 및 이를 이용한 3차원 구조의 광학 디바이스, 잉크젯, 홀로그래피 등이 연구되었다. 1980년대에는, 표면 마이크로머시닝(surface micromachining) 기술을 이용하여 기판을 에칭하지 않고, 기판 상에 증착된 희생 박막을 에칭한 박막 형태의 3차원 구조물에 대한 연구가 진행되었다. 이 후, 현재까지 LIGA(LIthography, Galvanoformung/electroplating, Abformung/plastic modeling), 레이저, 전기 방전 등의 여러 제작 기술이 개발되며, 이에 따라 멤스 기술이 꾸준히 발전되고 있다.
멤스 기술은 인간의 감각 기관을 대신할 각종 센서로 활발히 응용되고 있는 바, 특히 자동차 에어백용 충돌 감지 센서, 압력 센서 등은 세계적인 상품으로, 현재 이에 대한 시장이 형성되어 있다. 멤스 기술을 응용한 각종 센서 중, 특히 가속도 센서(Accelerometer)에 대한 활용이 빈번하다. 이에 관하여, 도 2에는 일반 반도체 공정(IC Process)과 마이크로머시닝 공정(Micromachining Process)을 결합하는 멤스 공정에 따른 커패시터형 가속도 센서(Capacitive Accelerometer), 도 3a 및 도 3b에는 일반 반도체 공정과 마이크로머시닝 공정을 결합하는 멤스 공정에 따른 압저항형 가속도 센서들(Piezoresistive Accelerometer)이 표시되어 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템은 기계 설비와 같은 대상(401)에 결합되어 있는 적어도 하나의 멤스 가속도 센서(403), 적어도 하나의 멤스 온도 센서(405), 적어도 하나의 멤스 전류 센서(407), 무선 센서 유닛(409), 베이스 스테이션(411) 및 디스플레이 장치(413)를 포함한다. 설명의 편의상, 본 발명에 따른 멤스 센서를 이용한 진단 시스템에 멤스 가속도 센서(403), 멤스 온도 센서(405) 및 멤스 전류 센서(407)가 포함되지만, 다 양한 종류의 센서를 포함할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
기계 설비와 같은 대상(401)에 결합되어 있는 적어도 하나의 멤스 가속도 센서(403), 적어도 하나의 멤스 온도 센서(405), 적어도 하나의 멤스 전류 센서(407) 각각은 센서 신호를 생성하며, 이를 무선 센서 유닛(409)으로 전달한다.
무선 센서 유닛(409)은 상기 멤스 센서로부터 취득되는 아날로그 신호인 센서 신호를 증폭기, 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터를 사용하여 신호 처리한다. 이 후, 무선 센서 유닛(409)은 아날로그/디지털 컨버터(Analog/Digital, A/D Converter)를 이용하여 신호 처리된 아날로그 형태의 센서 신호를 디지털 신호로 변환된 후, 패킷으로 묶인 패킷 데이터를 생성하며, 무선 LAN 브릿지(Wireless LAN Bridge)를 이용하여, 상기 패킷 데이터를 무선 통신 규약, 특히 TCP/IP를 바탕으로 베이스 스테이션(411)으로 전송한다. 여기서, 패킷 데이터는 직접 무선으로 상기 베이스 스테이션(411)으로 전송되거나, AP(Access Pointer)를 이용하여 무선 LAN 통신을 통하여 상기 베이스 스테이션(411)으로 전송될 수 있다.
베이스 스테이션(411)은 서버 모듈을 이용하여 수신한 패킷 데이터를 합성하며, 데이터 분석 모듈을 이용하여 합성된 패킷 데이터를 분석하며, 솔버 모듈을 이용하여 상기 분석된 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 구동하여 기계 설비의 상태에 대한 진단 결과를 생성하며, 보고하는 기능을 수행한다.
디스플레이 장치(413)는 베이스 스테이션(411)이 생성한 진단 결과를 출력하는 역할을 수행한다. 디스플레이 장치(413)는 진단 결과에 따라서 경고 신호를 발생할 수 있는 각종 알람장치를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 센서 유닛(409)은 센서 모듈(Sensor module, 501), 인터페이스 모듈(Interface module, 503), 상기 센서 모듈(501) 및 인터페이스 모듈(503)에 전력을 공급하는 배터리(Battery, 505)를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 베이스 스테이션(411)은 서버 모듈(Server module, 527), 데이터 분석 모듈(data analysis module, 529) 및 솔버 모듈(solver module, 531)을 포함한다.
상기 센서 모듈(501)은 먹스(Mux, 507), 0.7 Hz의 컷오프 주파수를 갖는 고역 통과 필터(High Pass Filter, 509), 신호를 증폭하는 증폭기(511) 및 대역폭을 제한하기 위한 8차의 저역 통과 필터(Low Pass Filter, 513)를 포함한다. 저가형의 적어도 하나의 멤스 가속도 센서(403), 저가형의 적어도 하나의 멤스 온도 센서(405), 저가형의 적어도 하나의 멤스 전류 센서(407)로부터 취득되는 센서 신호는 먹스(Mux, 507)를 통하여 고역 통과 필터(509), 증폭기(511) 및 저역 통과 필 터(513)에 입력되어, 신호 처리된다.
상기 저역 통과 필터(513)는 설정된 최대 주파수 이하의 가속도 신호를 통과시키며, 안티에일리어싱(anti-aliasing)을 고려하여 설계되며, 상기 고역 통과 필터(509)는 0.7 Hz 이상의 주파수 대역을 필터링하도록 설계된다. 상기 증폭기(511)는 0 dB, 10 dB, 20 dB 및 30 dB의 이득 증폭 기능을 가진다.
상기 인터페이스 모듈(503)은 아날로그/디지털 컨버터(Analog/Digital, A/D Converter, 517), 보조 기억 장치(예를 들어, SD 메모리 카드(519)), 메모리(521), 무선 LAN 브릿지(Wireless LAN Bridge, 525) 및 중앙 처리 장치(CPU, 515)를 포함한다. 상기 인터페이스 모듈(503)은 상기 배터리(505)로부터의 인가되는 전원에 의하여 구동된다. 상기 센서 모듈(501)로부터 신호 처리된 센서 신호는 상기 인터페이스 모듈(503)로 입력되며, 입력된 아날로그 형태의 센서 신호는 상기 A/D 컨버터(517)에서 디지털 신호로 변환된 후, 상기 메모리(521)를 이용하여 패킷으로 묶인 패킷 데이터(523)가 된다. A/D 컨버터(517)에 의하여 디지털 신호로 변환된 센서 신호는 보조 기억 장치(예를 들어, SD 메모리 카드(519))에 별도로 저장될 수 있다. 이후, 상기 패킷 데이터(523)는 무선 통신 규약, 특히 TCP/IP를 바탕으로 상기 무선 LAN 브릿지(525)를 통하여 베이스 스테이션(411)으로 전송된다. 상기 패킷 데이터(523)는 직접 무선으로 상기 베이스 스테이션(411)으로 전송되거나, AP(Access Pointer, 미도시)를 이용하여 무선 LAN 통신을 통하여 상기 베이스 스테이션(411)으로 전송될 수 있다. 상기 중앙 처리 장치(515)는 센서 모듈(501)의 각 구성 요소들, 인터페이스 모듈(503)의 각 구성 요소들을 제어하여, 증폭비 조정, A/D 변환, 메모리 저장, 네트워크 감시, 데이터 복원, 패킷 데이터 변환, 데이터 관리 기능을 수행한다.
서버 모듈(527)은 상기 인터페이스 모듈(503)과의 무선 LAN 통신을 위한 수단을 포함하며, 상기 인터페이스 모듈(503)로부터 수신되는 패킷 데이터를 수신하며 합성하는 기능을 수행한다. 이후, 상기 서버 모듈(527)은 합성된 데이터를 상기 데이터 분석 모듈(529)로 전달한다. 상기 데이터 분석 모듈(529)은 센서 식별, 설정 정보, 데이터, 시간 주파수 디스플레이, 센서 내에 저장이 필요한 모든 정보를 저장하기 위한 수단을 포함하며, 상기 서버 모듈(527)로부터 전달되는 센서 신호에 상응하는 합성된 데이터를 분석하는 기능을 수행한다. 상기 솔버 모듈(531)은 데이터 분석 모듈(529)로부터의 분석된 센서 데이터와 시간 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 통하여 기계 설비의 결함 여부를 진단하는 진단 결과를 생성하며, 이를 보고하는 기능을 수행한다. 진단 알고리즘은 도 6을 참조하여 보다 상세히 살펴보도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진단 알고리즘을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 진단 알고리즘은 데이터 레벨(Data Level)과 지식 레벨(Knowledge Level)로 나뉠 수 있다. 먼저, 솔버 모듈은 데이터 분석 모듈로부터 분석된 센서 데이터를 수신한다(단계 601). 이후, 솔버 모듈은 수신한 분석된 센서 데이터를 데이터베이스에 저장한다(단계 603). 이후, 솔버 모듈은 데이터베이스에 저장된 센서 데이터로부터 특징값을 계산하여, 특징값을 추출한다(단계 605, 607). 이 후, 솔버 모듈은 추출된 특징값을 바탕으로, 패턴 분석 과정을 통하여 진단 결과를 추출하며(단계 609, 611), 추출된 진단 결과를 보고한다(단계 613).
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 기계 설비의 유지 보수를 위한 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 일반 반도체 공정(IC Process)과 마이크로머시닝 공정(Micromachining Process)을 결합하는 멤스 공정에 따른 커패시터형 가속도 센서(Capacitive Accelerometer)를 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 일반 반도체 공정과 마이크로머시닝 공정을 결합하는 멤스 공정에 따른 압저항형 가속도 센서들(Piezoresistive Accelerometer)을 나타내는 도면들.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 센서를 이용한 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 센서를 이용한 진단 시스템의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진단 알고리즘을 개략적으로 나타낸 도면.

Claims (16)

  1. 기계설비 대상물에 결합하는 적어도 하나의 멤스(MEMS;Micro-Electro Mechanical System) 센서;
    상기 적어도 하나의 멤스 센서로부터의 아날로그 형태의 센서 신호를 수신하여, 신호 처리를 한 후, 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호 형태로 변환된 센서 신호를 패킷 데이터로 생성하며, 생성된 패킷 데이터를 무선으로 베이스 스테이션에 전송하는 무선 센서 유닛;
    패킷 데이터를 수신하여 합성하며, 합성된 패킷 데이터를 분석하여, 분석된 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 구동하여 진단 결과를 생성하여 보고하는 베이스 스테이션; 및
    상기 진단 결과에 상응하는 알람 장치를 포함하여 상기 진단 결과를 출력하는 디스플레이 장치;를 포함하고,
    상기 멤스 센서는 멤스 가속도 센서, 멤스 온도 센서 및 멤스 전류 센서 중 적어도 어느 하나이고, 상기 무선 센서 유닛은 고역 통과 필터(High Pass Filter), 증폭기 및 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하되, 상기 신호 처리는 상기 고역 통과 필터(High Pass Filter), 상기 증폭기 및 상기 저역 통과 필터(Low Pass Filter)에 의하여 수행되고,
    상기 진단 알고리즘은 데이터 레벨(Data Level)과 지식 레벨(Knowledge Level)로 나뉘고, 데이터 분석 모듈로부터 분석된 센서 데이터를 수신한 후, 수신한 분석된 센서 데이터를 데이터베이스에 저장하며, 데이터베이스에 저장된 센서 데이터로부터 특징값을 계산하여, 특징값을 추출한 후, 추출된 특징값을 바탕으로, 패턴 분석 과정을 통하여 진단 결과를 추출하며, 추출된 진단 결과를 보고하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템.
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  9. 기계 설비 대상물에 결합하는 적어도 하나의 멤스(MEMS;Micro-Electro Mechanical System) 센서;
    상기 적어도 하나의 멤스 센서로부터 수신되는 아날로그 형태의 센서 신호를 신호 처리하는 센서 모듈(Sensor Module) 및 상기 아날로그 형태의 센서 신호를 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호로 변환된 상기 센서 신호에 상응하는 패킷 신호를 무선으로 베이스 스테이션으로 전송하는 인터페이스 모듈(Interface Module)을 포함하는 무선 센서 유닛;
    상기 패킷 신호를 수신하여 합성하는 서버 모듈(Server Module), 상기 합성에 의하여 생성된 합성 데이터를 분석하여 분석 데이터를 생성하는 데이터 분석 모듈(Data Analysis Module) 및 상기 분석 데이터를 바탕으로 진단 알고리즘을 통하여 상기 대상물에 상응하는 진단 결과를 생성하여 보고하는 솔버 모듈(Solver Module)을 포함하는 베이스 스테이션; 및
    상기 진단 결과를 출력하고, 알람장치를 포함한 디스플레이 장치;를 포함하여 이루어지고,
    상기 센서 모듈은 먹스(Mux), 고역 통과 필터(High Pass Filter), 증폭기 및 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하며, 상기 무선 센서 유닛은 배터리(Battery)를 더 포함하고, 상기 멤스 센서는 멤스 가속도 센서, 멤스 온도 센서 및 멤스 전류 센서 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 진단 알고리즘은 데이터 레벨(Data Level)과 지식 레벨(Knowledge Level)로 나뉘고, 데이터 분석 모듈로부터 분석된 센서 데이터를 수신한 후, 수신한 분석된 센서 데이터를 데이터베이스에 저장하며, 데이터베이스에 저장된 센서 데이터로부터 특징값을 계산하여, 특징값을 추출한 후, 추출된 특징값을 바탕으로, 패턴 분석 과정을 통하여 진단 결과를 추출하며, 추출된 진단 결과를 보고하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 센서를 이용한 결함 진단 시스템.
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KR102077281B1 (ko) * 2018-05-04 2020-02-13 (주)애인테크놀로지 SoC 기반 강판 표면결함 검출장치 및 시스템
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075301A (ja) 2001-09-07 2003-03-12 Topy Ind Ltd 構造物の疲労亀裂モニタリングシステム
KR20050051577A (ko) * 2003-11-27 2005-06-01 한국유지관리 주식회사 모듈화된 센서입력단을 구비한 시설물 계측용 무선 계측시스템
KR20060113574A (ko) * 2006-09-12 2006-11-02 한국유지관리 주식회사 철도 구조물의 안전 진단을 위한 레일 계측과 모니터링시스템
KR100792545B1 (ko) * 2007-06-13 2008-01-09 한국유지관리 주식회사 센서 인터페이스모듈이 분리된 다중 채널 무선 계측 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075301A (ja) 2001-09-07 2003-03-12 Topy Ind Ltd 構造物の疲労亀裂モニタリングシステム
KR20050051577A (ko) * 2003-11-27 2005-06-01 한국유지관리 주식회사 모듈화된 센서입력단을 구비한 시설물 계측용 무선 계측시스템
KR20060113574A (ko) * 2006-09-12 2006-11-02 한국유지관리 주식회사 철도 구조물의 안전 진단을 위한 레일 계측과 모니터링시스템
KR100792545B1 (ko) * 2007-06-13 2008-01-09 한국유지관리 주식회사 센서 인터페이스모듈이 분리된 다중 채널 무선 계측 시스템

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