KR101031346B1 - 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너 - Google Patents

저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너 Download PDF

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KR101031346B1
KR101031346B1 KR1020100015113A KR20100015113A KR101031346B1 KR 101031346 B1 KR101031346 B1 KR 101031346B1 KR 1020100015113 A KR1020100015113 A KR 1020100015113A KR 20100015113 A KR20100015113 A KR 20100015113A KR 101031346 B1 KR101031346 B1 KR 101031346B1
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김성수
김성길
심정희
최옥인
최윤석
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Abstract

본 발명은 연안해역이나 호소 등의 바닥면 저질층으로 마이크로센서를 침투시켜 저질층의 오염도를 측정하는 프로파일러용 센서기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수밀 처리된 모터케이스의 내부에 구동모터와 감속기를 삽입 설치하고, 상기 감속기와 연결된 나사이송축에 마이크로센서 장착용 센서고정대를 설치하여, 마이크로센서의 수직 방향 위치를 조정토록 한 리니어 포지셔너를 센서기구로 제공함으로서, 저질층으로 마이크로센서가 침투되는 깊이와 이로 인한 오염도의 측정범위를 보다 더 폭넓게 확보할 수 있도록 하고, 센서기구의 정확한 작동을 이루어내어 측정된 데이터의 신뢰도를 보장할 수 있도록 하는 한편, 센서기구로서의 리니어 포지셔너 자체를 측정장비가 되는 프로파일러에 착탈식으로 용이하게 설치 가능토록 함에 따라, 프로파일러 장치를 센서기구와 함께 저질층에 세팅하는 작업의 편의성과 효율성 또한 향상시킬 수 있도록 한 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로센서의 리니어 포지셔너(10)는, 수밀(水密) 처리된 모터케이스(1)의 내부에 구동모터(2)와 감속기(2a)가 삽입 설치되고, 상기 모터케이스(1)의 상단측에는 컨트롤러(19)와의 접속을 위한 케이블(1a)이 연결 설치되며, 상기 모터케이스(1)의 하측면에는 상부지지판(4)이 고정 설치되고, 상기 상부지지판(4)의 하방에는 소정의 간격을 두고 하부지지판(5)이 위치한 상태에서, 각각의 지지판(4)(5)이 클램프축(9)으로 연결 설치되며, 상기 감속기(2a)로부터 모터케이스(1)와 상부지지판(4)을 관통하여 나사이송축(7)이 하방으로 연장되고, 상기 나사이송축(7)의 하단부가 하부지지판(5)으로 삽입되어 회전 지지되도록 설치되며, 상기 나사이송축(7)에는 구동모터(2)의 작동에 의하여 나사이송축(7)을 따라 승하강하는 마이크로센서(11)용 센서고정대(6)가 설치되고, 상,하부지지판(4)(5)의 사이에는 상기 센서고정대(6)의 승하강 이동을 안내하는 가이드봉(8)이 설치되며, 상기 모터케이스(1)의 내부 하측에는 나사이송축(7)의 회전을 측정하는 인코더(3)가 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너{Linear positioner of microsensor for measuring pollution of settlement layer}
본 발명은 연안해역이나 호소 등의 바닥면 저질층으로 마이크로센서를 침투시켜 저질층의 오염도를 측정하는 프로파일러용 센서기구에 관한 것으로서, 수밀 처리된 모터케이스의 내부에 구동모터와 감속기를 삽입 설치하고, 상기 감속기와 연결된 나사이송축에 마이크로센서 장착용 센서고정대를 설치한 리니어 포지셔너를 센서기구로 제공함으로서, 마이크로센서의 침투 깊이와 이로 인한 오염도의 측정범위를 보다 폭넓게 확보할 수 있도록 하고, 센서기구의 정확한 작동에 의한 데이터의 신뢰도를 보장할 수 있도록 하는 한편, 프로파일러 장치를 센서기구와 함께 저질층에 세팅하는 작업의 편의성과 효율성 또한 향상시킬 수 있도록 한 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너에 관한 것이다.
일반적으로 바닥이 갯벌이나 모래사장으로 이루어지는 연안해역의 저질층 또는 바닥이 각종 퇴적물로 이루어지는 호소(湖沼) 등의 저질층에 관한 연구는, 저질층에 부착하거나 기어다니는 표생생물(Epiauna)이나 저질층으로 들어가서 서식하는 내생생물(Infauna)의 생태활동에 따라 발생하는 각종 가스성분이나 용존산소 및 pH 등의 분석을 통하여 이루어지게 된다.
뿐만 아니라, 육상으로부터 유입된 각종 이물질이나 폐기물 등에 의한 저질층의 오염상태 및 이로 인한 표생생물이나 내생생물의 활동상태 역시 저질층에 포함된 각종 가스성분이나 용존산소 및 pH 등을 분석한 결과로서 판단하게 되며, 이러한 저질층의 오염도 측정에 가장 널리 사용되는 것으로서 프로파일러(Profiler) 라고 하는 장치를 들 수 있다.
상기와 같은 프로파일러 장치는, 저질토층에 장치를 안착시키기 위한 스탠드(Stand)와, 상기 스탠드의 상부에 설치되어 센서기구의 작동과 데이터의 저장 및 출력기능을 수행하는 컨트롤러와, 상기 스탠드의 전방측에 설치되어 센서기구의 전,후와 좌,우 및 상,하 방향의 위치를 조정토록 하는 매니퓰레이터(Manipulator)를 포함하여서 이루어진다.
또한, 마이크로센서를 포함하는 상기 센서기구는 통상 매니퓰레이터의 선단에 조립 설치되는 바, 상기 마이크로센서는 매니퓰레이터 중에서 상,하 방향의 위치를 조정하는 선단측의 승하강대에 조립 설치되는 한편, 상기 승하강대의 상측부에는 마이크로센서가 조립된 승하강대를 상,하 방향으로 이동시키기 위한 구동모터가 설치된다.
그러나, 상기와 같이 매니퓰레이터의 선단에 구비된 승하강대에 마이크로센서와 구동모터를 각각 별도로 조립 설치하게 되면, 구동모터의 가동에 따른 마이크로센서의 침투깊이가 매니퓰레이터의 승하강대에 제공된 이동폭만큼 제한되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 마이크로센서의 침투깊이 및 이를 기초로 하는 저질층의 다양한 데이터 확보가 어려운 문제점이 있었다.
다시 말해서, 저질오염측정용 프로파일러 장치에 사용되는 매니퓰레이터는 현미경에서 샘플의 위치를 조정하는 데 사용되는 매니퓰레이터와 같이 조정노브의 회전에 따라 센서기구의 위치를 나사식으로 미세하게 조정하는 부품으로서, 프로파일러 장치의 소형화를 위하여 매니퓰레이터의 승하강대에 제공된 이동폭 자체가 매우 적은 폭으로 제한되기 때문에, 마이크로센서의 침투깊이를 보다 더 폭넓게 확보할 수 없게 된다는 것이다.
한편, 센서기구가 되는 구동모터와 마이크로센서가 매니퓰레이터의 선단에 각각 별도로 조립 설치됨으로서, 프로파일러 장치의 전체적인 세팅작업이나 센서기구의 교체작업이 다소 번거롭게 되고, 이러한 작업을 수중에서 행하여야 할 경우에는 해당 작업을 수행하기가 매우 까다로운 문제점이 있었으며, 이로 인하여 프로파일러 장치의 효율적인 운용측면에 좋지 못한 영향을 미치는 문제점이 있었다.
이와 더불어, 상기 매니퓰레이터가 프로파일러용 스탠드의 전방측에서 외팔보의 형태로 길게 연장되기 때문에, 센서기구를 포함하는 프로파일러 장치를 저질층에서 지지할 수 있는 수단이 스탠드로만 한정되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 프로파일러 장치를 센서기구와 함께 저질층에 세팅하는 작업 또한 비교적 까다롭게 되는 문제점이 발생하게 된다.
뿐만 아니라, 저질층에 세팅된 프로파일러 장치를 사용하여 마이크로센서를 저질층으로 침투시킴으로서 저질층의 오염상태를 측정할 시, 연약지반이 되는 저질층에 세팅된 프로파일러 장치가 해당 위치에서 안정적으로 유지되지 못하고, 외팔보 형태의 매니퓰레이터가 설치된 방향으로 기울어질 우려가 높게 되며, 이로 인하여 구동모터에 의한 마이크로센서의 침투깊이 또한 시간대별로 정확하게 제어되기가 어렵기 때문에, 마이크로센서로부터 측정된 데이터의 신뢰도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너는, 저질층으로 마이크로센서가 침투되는 깊이와 이로 인한 오염도의 측정범위를 보다 더 폭넓게 확보할 수 있도록 하고, 마이크로센서의 정확한 침투작동을 이루어내어 측정된 데이터의 신뢰도를 보장할 수 있도록 하는 한편, 센서기구로서의 리니어 포지셔너 자체를 측정장비가 되는 프로파일러에 착탈식으로 용이하게 설치 가능토록 함에 따라, 프로파일러 장치를 센서기구와 함께 저질층에 세팅하는 작업의 편의성과 효율성 또한 향상시킬 수 있도록 하는 것을 제 1의 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 리니어 포지셔너의 작동에 따른 마이크로센서의 위치가 인코더에 의하여 프로파일러 장치에 구비된 컨트롤러로 피드백 제어되도록 함으로서, 마이크로센서의 침투깊이를 보다 더 정확하게 제어하여 저질오염측정에 따른 데이터의 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 가스성분과 용존산소 및 pH 등을 측정하는 3개 이상의 마이크로센서를 하나의 리니어 포지셔너에 동시 장착하여 사용할 수 있도록 함으로서, 저질층의 오염측정에 소요되는 시간과 비용을 절감시키는 한편, 동시 다발적인 다양한 데이터의 수집에 의하여 저질층 환경의 실질적인 구현이 가능토록 하는 것을 제 2의 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너는, 수밀 처리된 모터케이스의 내부에 구동모터와 감속기가 삽입 설치되고, 상기 모터케이스의 상단측에는 컨트롤러와의 접속을 위한 케이블이 연결 설치되며, 상기 모터케이스의 하측면에는 상부지지판이 고정 설치되고, 상기 상부지지판의 하방에는 소정의 간격을 두고 하부지지판이 위치한 상태에서, 각각의 지지판이 클램프축으로 연결 설치되며, 상기 감속기로부터 모터케이스와 상부지지판을 관통하여 나사이송축이 하방으로 연장되고, 상기 나사이송축의 하단부가 하부지지판으로 삽입되어 회전 지지되도록 설치되며, 상기 나사이송축에는 구동모터의 작동에 의하여 나사이송축을 따라 승하강하는 마이크로센서용 센서고정대가 설치되고, 상,하부지지판의 사이에는 상기 센서고정대의 승하강 이동을 안내하는 가이드봉이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 모터케이스의 내부 하측에 나사이송축의 회전을 측정하는 인코더가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 인코더는, 나사이송축에 고정 설치되는 회전판과, 상기 회전판의 외주면을 따라 일정한 간격을 두고 절개 형성되는 슬롯과, 상기 회전판의 외주면측이 삽입되도록 모터케이스의 내측면에 고정 설치되는 "ㄷ" 자 형상의 브라켓과, 상기 브라켓의 상단 하측면에 설치되는 LED와, 상기 브라켓의 하단 상측면에서 LED와 마주보게 설치되는 광센서로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 센서고정대는 3개의 마이크로센서를 동시에 장착시킬 수 있도록 "T" 자형의 몸체로 형성되며, 상기 센서고정대의 단부측에는 마이크로센서의 삽입을 위한 센서삽입공과, 상기 센서삽입공으로 삽입된 마이크로센서의 고정을 위한 고정렌치가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 센서기구로서의 리니어 포지셔너를 프로파일러 장치와 함께 저질층에 세팅하는 작업의 편의성과 효율성을 향상시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 프로파일러 장치가 그 세팅된 위치로부터 쉽게 이동하거나 기울어지지 않도록 함으로서, 마이크로센서에 의한 측정작업이 보다 정확하게 수행되도록 하는 효과가 있다.
특히, 프로파일러에 구비된 매니퓰레이터에 의해서는 리니어 포지셔너 자체의 위치를 정확하게 조정시키도록 하는 한편, 마이크로센서의 침투작동은 구동모터와 나사이송축에 의하여 수행할 수 있게 됨으로서, 나사이송축의 길이에 해당하는 이동폭만큼 마이크로센서의 침투깊이를 보다 더 폭넓게 확보할 수 있게 되며, 이로 인하여 저질층의 오염측정에 보다 많은 데이터를 확보토록 하는 효과가 있다.
상기와 같이 마이크로센서의 침투깊이 및 이를 기초로 하는 다양한 데이터의 확보가 가능하게 됨은 물론, 마이크로센서의 침투작동을 보다 안정적이고 정확하게 수행할 수 있기 때문에, 프로파일러 장치에 의하여 측정된 데이터의 신뢰도를 크게 향상시키는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 리니어 포지셔너의 작동에 따른 마이크로센서의 위치가 인코더에 의하여 프로파일러 장치에 구비된 컨트롤러로 피드백 제어되도록 한 경우에는, 시간대별로 지정된 마이크로센서의 침투깊이를 보다 더 정확하게 제어할 수 있게 됨으로서, 저질오염측정에 따른 데이터의 신뢰도를 한층 더 향상시키는 효과가 있다.
이와 더불어, 저질층 오염도 측정의 기준이 되는 가스성분과 용존산소 및 pH의 측정을 위한 3개의 마이크로센서를 하나의 리니어 포지셔너에 동시 장착하여 사용할 수 있기 때문에, 저질층의 오염측정에 소요되는 시간과 비용을 절감시키는 한편, 동시 다발적인 다양한 데이터의 수집에 의하여 저질층 환경의 실질적인 구현이 가능토록 함으로서, 연안해역이나 호소의 바닥면 생태연구와 그 복원사업에 매우 유익한 정보를 제공할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너를 나타내는 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 리니어 포지셔너의 모터케이스 내부에 설치되는 인코더의 분해사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 리니어 포지셔너가 프로파일러에 장착된 상태를 나타내는 일부절개 측면도이다.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너(10)는 도 1 및 도 3에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 연안해역이나 호소(湖沼) 등의 바닥면 저질층에 프로파일러(100) 장치와 함께 설치되는 센서기구가 되는 한편, 프로파일러(100) 장치의 컨트롤러(19)에 입력된 조건에 맞추어 저질층에 포함된 가스성분이나 용존산소 및 pH 등을 측정하는 마이크로센서(11)를 저질층으로 침투시키는 기능을 수행하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)가 프로파일러(100) 장치와 함께 수중에 설치되는 것이므로, 수밀(水密) 처리가 이루어진 모터케이스(1)가 적용되며, 상기 모터케이스(1)의 내부에는 구동모터(2)와 감속기(2a)가 삽입 설치되고, 상기 모터케이스(1)의 상단측에는 케이블(1a)이 연결 설치된다.
상기 케이블(1a)은 프로파일러(100) 장치의 컨트롤러(19)에 내장된 배터리로부터 구동모터(2)의 작동을 위한 전원을 공급시키는 한편, 이후에 설명되어질 인코더(3)로부터 측정된 마이크로센서(11)의 위치, 즉 나사이송축(7)의 회전값을 프로파일러(100) 장치의 컨트롤러(19)로 전송함으로서, 상기 컨트롤러(19)가 마이크로센서(11)의 위치를 보다 더 정확하게 피드백 제어토록 하는 기능을 담당한다.
그리고, 상기 모터케이스(1)의 하측면에는 상부지지판(4)이 고정 설치되는 한편, 상기 상부지지판(4)의 하방에는 소정의 간격을 두고 하부지지판(5)이 위치하며, 각각의 지지판(4)(5)이 클램프축(9)으로 1차 연결 설치됨으로서, 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)의 설치 및 작동에 필요한 기초적인 프레임을 형성하게 된다.
상기 하부지지판(5)은 도 3에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 프로파일러(100) 장치의 스탠드(14)와 함께 프로파일러(100) 장치를 저질층에 세팅시키는 보조스탠드의 기능을 병행하게 되고, 상기 클램프축(9)은 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)를 프로파일러(100) 장치의 매니퓰레이터(20) 선단에 구비된 클램퍼(23)에 착탈 가능하게 조립시키기 위한 조립축의 기능을 병행하게 된다.
이와 더불어, 상기 감속기(2a)로부터 모터케이스(1)와 상부지지판(4)을 관통하여 나사이송축(7)이 하방으로 연장되고, 상기 나사이송축(7)의 하단부가 하부지지판(5)으로 삽입되어 회전 지지되도록 설치되며, 상기 나사이송축(7)에는 구동모터(2)의 작동에 의하여 나사이송축(7)을 따라 승하강하는 마이크로센서(11)용 센서고정대(6)가 설치되고, 상,하부지지판(4)(5)의 사이에는 상기 센서고정대(6)의 승하강 이동을 안내하는 가이드봉(8)이 설치된다.
상기와 같이 나사이송축(7)과 가이드봉(8)에 의하여 마이크로센서(11)용 센서고정대(6)의 이동을 위한 구조가 제공되는 바, 나사이송축(7)이 모터케이스(1)의 바닥측을 관통하는 부위에도 수밀(水密) 처리가 이루어져야 함은 물론이고, 상기 센서고정대(6)에는 마이크로센서(11)의 삽입 및 고정을 위한 구조가 제공되어야 함은 물론이다.
한편, 나사이송축(7)의 상단부와 하단부, 즉 나사이송축(7)이 모터케이스(1)와 상부지지판(4)을 관통하는 부위 및 하부지지판(5)으로 삽입되는 부위에는 나사부가 형성되지 않도록 함으로서, 구동모터(2)에 의한 나사이송축(7)의 축방향 회전이 원활하게 지지되도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 나사이송축(7)을 내식성 금속 재질로 하고, 센서고정대(6)를 플라스틱 재질로 한 경우에는, 나사이송축(7)이 센서고정대(6)를 관통하는 부위에 내식성 금속 재질로 이루어지는 파이프형 너트 소재를 개재시켜 센서고정대(6)와 일체화시킴으로서, 나사이송축(7)과 센서고정대(6)의 나사식 결합을 보다 확실하게 보장함은 물론, 센서고정대(6)의 승하강 이동에 따른 마모현상을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 상기 가이드봉(8)의 경우에도, 센서고정대(6)의 이동을 안내하는 기능 뿐만 아니라, 상,하부지지판(4)(5)을 견고하게 연결시켜 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)의 구조적 강도를 향상시키는 기능까지 병행토록 하는 것이 바람직하며, 센서고정대(6)의 형상에 맞추어 적절한 개수로 설치하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 3에서 상기 센서고정대(6)는 3개의 마이크로센서(11)를 동시에 장착시킬 수 있도록 "T" 자형의 몸체를 가지는 한편, 상기 가이드봉(8) 또한 센서고정대(6)의 형상에 맞추어 3개가 설치된 것으로 도시되어 있으나, 센서고정대(6)의 형상 및 이에 따른 가이드봉(8)의 개수는 임의대로 조정이 가능함을 밝혀두는 바이다.
다시 말해서, 상기 센서고정대(6)에 장착되는 마이크로센서(11)의 개수는 최소 1개로부터 3개를 초과할 수도 있고, 이에 따라 센서고정대(6)의 형상 또한 "T" 자형 이외에도 일자(一)형이나 브이자(Ｖ)형 또는 열십자(十)형이나 엑스자(Ｘ)형과 같은 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 가이드봉(8) 또한 센서고정대(6)의 형상에 맞추어 1개 내지 4개 정도로 설치하여 사용될 수 있다는 것이다.
그러나, 저질층의 오염도를 측정하는 기준으로서 황화수소(H2S)와 용존산소(DO) 및 pH가 주로 적용되는 바, 각각의 요소를 측정할 수 있는 3개의 마이크로센서(11)를 동시에 장착시킬 수 있도록, 도면에 도시된 형태의 센서고정대(6)를 사용하는 것이 가장 바람직하다고 볼 수 있으며, 상기 센서고정대(6)의 단부측에는 마이크로센서(11)의 삽입과 고정을 위한 센서삽입공(6a) 및 고정렌치(6b)가 각각 구비되어 있다.
상기 마이크로센서(11)는 여러 가지의 제품이 적용될 수 있으나, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 수밀(水密) 처리된 파이프 형상의 센서바디(12)와, 상기 센서바디(12)의 하부로 연장되어 탐침봉의 기능을 수행하는 센서핀(13)과, 상기 센서핀(13)의 하단에 제공되어 가스성분이나 용존산소 또는 pH 등을 측정하는 센서팁(13a)을 포함하는 마이크로센서(11)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 마이크로센서(11)의 센서바디(12) 상단측에는 센서팁(13a)으로부터 측정된 가스성분이나 용존산소 또는 pH 등을 전기적인 신호로 변환시켜 프로파일러(100)의 컨트롤러(19)로 전송하는 케이블(11a)이 연결 설치되는 바, 모터케이스(1)의 케이블(1a)과 마이크로센서(11)의 케이블(11a)은 상기 컨트롤러(19)의 양측단에 제공된 케이블플러그(19a)와 접속된다.
본 발명의 다른 요부에 해당하는 구성요소로서는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 모터케이스(1)의 내부 하측, 바람직하게는 감속기(2a)의 직하방에 나사이송축(7)의 회전을 측정하는 인코더(3)를 삽입 설치함으로서, 인코더(3)로부터 측정된 나사이송축(7)의 회전값, 다시 말해서 마이크로센서(11)의 위치가 컨트롤러(19)에 의하여 피드백 제어되도록 한 것이다.
상기와 같이 나사이송축(7)의 회전값을 측정하여 컨트롤러(19)와의 피드백 제어가 가능한 것이라면 어떠한 종류의 인코더(3)를 장착시켜 사용하더라도 무방하지만, 그 구조가 매우 간단하면서도 나사이송축(7)의 회전값을 정확하게 측정할 수 있고, 오작동이나 고장이 적으며, 모터케이스(1)의 내부에 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 인코더(3) 제품이 바람직하다.
상기와 같은 조건을 만족하는 것으로서 도 2 및 도 3에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 나사이송축(7)에 고정 설치되는 회전판(3a)과, 상기 회전판(3a)의 외주면을 따라 일정한 간격을 두고 절개 형성되는 슬롯(Slot)(3b)과, 상기 회전판(3a)의 외주면측이 삽입되도록 모터케이스(1)의 내측면에 고정 설치되는 "ㄷ" 자 형상의 브라켓(3c)과, 상기 브라켓(3c)의 상단 하측면에 설치되는 LED(발광다이오드)(3d)와, 상기 브라켓(3c)의 하단 상측면에서 LED(3d)와 마주보게 설치되는 광센서(3e)로 이루어지는 인코더(3)를 들 수 있다.
상기 인코더(3)는, 구동모터(2)의 작동에 따라 상기 회전판(3a)이 나사이송축(7)과 함께 회전하게 되면, 회전판(3a)의 외주면에 형성된 슬롯(3b)에 의하여 LED(3d)로부터 발산되는 불빛이 깜박이는 형태로 광센서(3e)에 전달되며, 이로 인하여 상기 광센서(3e)가 펄스 형태의 신호를 컨트롤러(19)에 전송시키는 한편, 상기 컨트롤러(19)가 펄스의 주기를 계산하여 나사이송축(7)의 회전값 및 마이크로센서(11)의 위치(저질층으로의 침투깊이)를 인지하여 제어토록 하는 방식이 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)를 프로파일러(100) 장치의 매니퓰레이터(20) 선단에 설치하여 사용하게 되면, 리니어 포지셔너(10)의 하부지지판(5)이 프로파일러(100) 장치의 스탠드(14) 모서리측에 설치된 높이조절봉(15)의 침하방지판(16)과 함께 프로파일러(100) 장치를 보다 안정적으로 지지할 수 있게 된다.
이로 인하여, 센서기구로서의 리니어 포지셔너(10)를 프로파일러(100) 장치와 함께 저질층에 세팅하는 작업의 편의성과 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 프로파일러(100) 장치가 그 세팅된 위치로부터 쉽게 이동하거나 전방측(도면상 좌측)으로 기울어지지 않게 됨으로서, 마이크로센서(11)에 의한 측정작업이 보다 정확하게 수행될 수 있는 것이다.
본 발명의 리니어 포지셔너(10)는 프로파일러(100) 장치의 컨트롤러(19)에 입력된 조건에 맞추어 구동모터(2)가 작동되면, 구동모터(2)로부터 발생한 동력이 감속기(2a)를 거쳐 나사이송축(7)을 회전시키게 되며, 이로 인하여 나사이송축(7)에 나사식으로 축결합된 센서고정대(6)가 마이크로센서(11)와 함께 승하강되도록 함으로서, 마이크로센서(11)의 센서팁(13a)을 저질층으로 침투시키거나 저질층으로부터 빼낼 수 있도록 한 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)는 마이크로센서(11)의 침투작동을 수행하는 구동모터(2)와 나사이송축(7) 및 센서고정대(6)를 구비한 상태로 클램프축(9)에 의하여 매니퓰레이터(20)의 선단에 제공된 클램퍼(23)와 착탈 가능하게 조립 설치됨으로서, 육상은 물론 수중에서도 프로파일러(100) 장치의 전체적인 세팅작업이나 센서기구의 교체작업을 매우 손쉽게 수행할 수 있게 된다.
특히, 프로파일러(100)에 구비된 매니퓰레이터(20)에 의해서는 리니어 포지셔너(10) 자체의 위치를 정확하게 조정시키도록 하는 한편, 마이크로센서(11)의 침투작동은 구동모터(2)와 나사이송축(7)에 의하여 수행할 수 있게 됨으로서, 나사이송축(7)의 길이에 해당하는 이동폭만큼 마이크로센서(11)의 침투깊이를 보다 더 폭넓게 확보할 수 있게 되며, 이로 인하여 저질층의 오염측정에 필요한 보다 많은 데이터를 제공할 수 있게 된다.
통상적으로 매니퓰레이터(20)에 의한 리니어 포지셔너(10)의 위치 조정은, 매니퓰레이터(20)에 제공된 전후조정노브(24)와 좌우조정노브(25)와 상하조정노브(26) 및 클램퍼(23)상에 설치된 보조조정노브(상하방향조정)(27)의 회전에 따른 프레임간의 상대운동에 의하여 수행되며, 이러한 매니퓰레이터(Manipulator)(20)는 각종 로봇산업분야나 기계산업분야에 공통적으로 적용되는 작업대상물의 이동수단을 지칭하는 공지기술에 해당한다.
도 3을 기준으로 할 경우, 상기 매니퓰레이터(20)는 연결포스트(21)와 연결브라켓(22)에 의하여 프로파일러(100) 장치의 스탠드(14) 전방측에 연결 설치되고, 상기 컨트롤러(19)는 스탠드(14)의 상부면에 설치된 받침대(17)에 놓인 상태로 결속밴드(18)에 의하여 고정되어 있으며, 침하방지판(16)을 구비하는 상기 높이조절봉(15)은 가이드브라켓(15a)과 고정노브(15b)에 의하여 그 이동 및 위치고정이 가능하도록 설치되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 리니어 포지셔너(10)를 프로파일러(100) 장치에 설치하여 사용하게 되면, 마이크로센서(11)의 침투깊이 및 이를 기초로 하는 다양한 데이터의 확보가 가능하게 됨은 물론, 마이크로센서(11)의 침투작동을 보다 안정적이고 정확하게 수행할 수 있기 때문에, 프로파일러(100) 장치에 의하여 측정된 데이터의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 리니어 포지셔너(10)의 작동에 따른 마이크로센서(11)의 위치가 인코더(3)에 의하여 프로파일러(100) 장치에 구비된 컨트롤러(19)로 피드백 제어되도록 한 경우에는, 시간대별로 지정된 마이크로센서(11)의 침투깊이를 보다 더 정확하게 제어할 수 있게 됨으로서, 저질오염측정에 따른 데이터의 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.
이와 더불어, 저질층 오염도 측정의 기준이 되는 가스성분과 용존산소 및 pH의 측정을 위한 3개의 마이크로센서(11)를 하나의 리니어 포지셔너(10)에 동시 장착하여 사용할 수 있기 때문에, 저질층의 오염측정에 소요되는 시간과 비용을 절감시키는 한편, 동시 다발적인 다양한 데이터의 수집에 의하여 저질층 환경의 실질적인 구현이 가능토록 함으로서, 연안해역이나 호소의 바닥면 생태연구와 그 복원사업에 매우 유익한 정보를 제공할 수 있게 되는 것이다.
1 : 모터케이스 1a,11a : 케이블 2 : 구동모터
2a : 감속기 3 : 인코더 3a : 회전판
3b : 슬롯 3c : 브라켓 3d : LED
3e : 광센서 4 : 상부지지판 5 : 하부지지판
6 : 센서고정대 6a : 센서삽입공 6b : 고정렌치
7 : 나사이송축 8 : 가이드봉 9 : 클램프축
10 : 리니어 포지셔너 11 : 마이크로센서 12 : 센서바디
13 : 센서핀 13a : 센서팁 14 : 스탠드
15 : 높이조절봉 15a : 가이드브라켓 15b : 고정노브
16 : 침하방지판 17 : 받침대 18 : 결속밴드
19 : 컨트롤러 19a : 케이블플러그 20 : 매니퓰레이터
21 : 연결포스트 22 : 연결브라켓 23 : 클램퍼
24 : 전후조정노브 25 : 좌우조정노브 26 : 상하조정노브
27 : 보조조정노브 100 : 프로파일러

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 연안해역이나 호소(湖沼) 등의 바닥면 저질층으로 마이크로센서(11)를 침투시켜 저질층의 오염도를 측정토록 하는 센서기구에 있어서,
    수밀(水密) 처리된 모터케이스(1)의 내부에는 구동모터(2)와 감속기(2a)가 삽입 설치되고, 상기 모터케이스(1)의 상단측에는 컨트롤러(19)와의 접속을 위한 케이블(1a)이 연결 설치되며,
    상기 모터케이스(1)의 하측면에는 상부지지판(4)이 고정 설치되고, 상기 상부지지판(4)의 하방에는 소정의 간격을 두고 하부지지판(5)이 위치한 상태에서, 각각의 지지판(4)(5)이 클램프축(9)으로 연결 설치되며,
    상기 감속기(2a)로부터 모터케이스(1)와 상부지지판(4)을 관통하여 나사이송축(7)이 하방으로 연장되고, 상기 나사이송축(7)의 하단부가 하부지지판(5)으로 삽입되어 회전 지지되도록 설치되며,
    상기 나사이송축(7)에는 구동모터(2)의 작동에 의하여 나사이송축(7)을 따라 승하강하는 마이크로센서(11)용 센서고정대(6)가 설치되고, 상,하부지지판(4)(5)의 사이에는 상기 센서고정대(6)의 승하강 이동을 안내하는 가이드봉(8)이 설치되며,
    상기 모터케이스(1)의 내부 하측에는 나사이송축(7)의 회전을 측정하는 인코더(3)가 삽입 설치되며,
    상기 인코더(3)는, 나사이송축(7)에 고정 설치되는 회전판(3a)과, 상기 회전판(3a)의 외주면을 따라 일정한 간격을 두고 절개 형성되는 슬롯(3b)과, 상기 회전판(3a)의 외주면측이 삽입되도록 모터케이스(1)의 내측면에 고정 설치되는 "ㄷ" 자 형상의 브라켓(3c)과, 상기 브라켓(3c)의 상단 하측면에 설치되는 LED(3d)와, 상기 브라켓(3c)의 하단 상측면에서 LED(3d)와 마주보게 설치되는 광센서(3e)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 센서고정대(6)는 3개의 마이크로센서(11)를 동시에 장착시킬 수 있도록 "T" 자형의 몸체로 형성되며,
    상기 센서고정대(6)의 단부측에는 마이크로센서(11)의 삽입을 위한 센서삽입공(6a)과, 상기 센서삽입공(6a)으로 삽입된 마이크로센서(11)의 고정을 위한 고정렌치(6b)가 구비되는 것을 특징으로 하는 저질오염측정용 마이크로센서의 리니어 포지셔너.
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