KR101386413B1 - 변위 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

변위 측정 장치 및 방법이 제공된다. 변위 측정 장치는, 하부에 위치한 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하는 제1 센서와, 자신의 수직 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향의 변위를 연산하는 제2 센서와, 제2 센서에서 연산된 수직 방향의 변위에 기초하여, 제1 센서에서 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정하는 보정 모듈을 포함하며, 제1 센서와 제2 센서는 하나의 모듈로 통합되어 지지대에 고정되며, 지지대의 진동에 따라 함께 진동하고, 제2 센서는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수평 방향의 가속도를 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산하며, 보정 모듈은, 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 진동체의 보정된 수직 방향의 변위를 출력할 수 있다.

Description

변위 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING DISPLACEMENT}
본 발명은 물체의 변위를 측정하기 위한 것이다.
도 1은 일반적으로 회전체의 진동량 내지 변위를 측정하는 원리를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 바닥(10)에 고정된 지지대(11)에는 변위 센서(12)가 설치될 수 있다. 변위 센서(12)의 하부에는 회전체(13)가 일정한 회전축(14)을 중심으로 D1 방향으로 회전하며, 회전체(13)가 회전함에 따라 회전체(13)는 상하 방향(D2)으로 진동하게 된다. 이때, 변위 센서(12)는 레이저(15)를 하부의 회전체(13)로 방사하여 회전체(13)의 진동에 의한 변위(16)를 측정하게 된다.
이러한 회전체의 진동량 내지 변위를 측정 방식에 의하면, 지지대(11)가 외부 요인에 의한 진동할 경우 지지대(11)에 고정된 변위 센서(12)도 함께 진동하게 되는데, 이 경우 변위 센서(12)에서 측정한 회전체(13)의 변위(16) 자체가 부정확해질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 회전체의 변위를 정확하게 측정하기 위한 변위 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 하부에 위치한 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하는 제1 센서; 자신의 수직 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향의 변위를 연산하는 제2 센서; 및 상기 제2 센서에서 연산된 수직 방향의 변위에 기초하여, 상기 제1 센서에서 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정하는 보정 모듈을 포함하며, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 하나의 모듈로 통합되어 지지대에 고정되며, 상기 지지대의 진동에 따라 함께 진동하고, 상기 제2 센서는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 상기 측정된 수평 방향의 가속도를 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산하며, 상기 보정 모듈은, 상기 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 상기 진동체의 보정된 수직 방향의 변위를 출력하는 변위 측정 장치를 제공한다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 진동체는, 일정한 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제1 센서는, 비 접촉식 변위 센서를 포함하며, 상기 제2 센서는, 3축 가속도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 제1 센서에서, 그 하부에 위치한 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하는 제1 단계; 제2 센서에서, 자신의 수직 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향의 변위를 연산하는 제2 단계; 및 보정 모듈에서, 상기 제2 센서에서 연산된 수직 방향의 변위에 기초하여, 상기 제1 센서에서 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정하는 제3 단계를 포함하며, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 하나의 모듈로 통합되어 지지대에 고정되며, 상기 지지대의 진동에 따라 함께 진동하며, 상기 제2 단계에서, 상기 제2 센서는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 상기 측정된 수평 방향의 가속도를 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산하는 단계를 더 포함하며, 상기 제3 단계에서, 상기 보정 모듈은, 상기 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 상기 진동체의 보정된 수직 방향의 변위를 출력하는 단계를 더 포함하는 변위 측정 방법이 제공된다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 진동체는, 일정한 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제1 센서는, 비 접촉식 변위 센서를 포함하며, 상기 제2 센서는, 3축 가속도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 변위 센서에 의해 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하고, 가속도 센서에 의해 측정된 가속도에 기초한 변위에 기초하여 변위 센서에 의해 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정함으로써, 진동체의 수직 방향의 변위를 더 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 회전체의 변위를 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 장치(200)는, 하부에 위치한 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위를 측정하는 제1 센서(201)와, 자신의 수직 방향(D2)의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향(D2)의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향(D2)의 변위를 연산하는 제2 센서(202)와, 제2 센서(202)에서 연산된 수직 방향(D2)의 변위에 기초하여, 제1 센서(201)에서 측정된 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위를 보정하는 보정 모듈(203)을 포함하며, 제1 센서(201)와 제2 센서(202)는 하나의 모듈로 통합되어 지지대(11)에 고정되며, 지지대(11)의 진동에 따라 함께 진동될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 장치(200)를 상세하게 설명한다.
우선, 도 2를 참조하면, 바닥(10)에 고정된 지지대(11)에는 제1 센서(201)가 설치될 수 있다. 제1 센서(201)의 하부에는 진동체(13)가 놓여지며, 진동체(13)는 일정한 회전축(14)을 중심으로 D1 방향으로 회전하며, 이에 따라 진동체(13)는 상하 방향(D2)로 진동하게 된다. 비록, 도 2에서는 일정한 회전축(14)을 중심으로 회전하는 물체를 진동체(13)로 예시하고 있으나, 이는 실시 형태에 불과하며, 회전 없이 상하로 진동하는 다양한 물체가 사용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
여기서, 제1 센서(201)는 하부에 위치한 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위(16)를 측정할 수 있으며, 측정된 진동체(13)의 수직 방향의 변위(16)를 보정 모듈(203)로 전달할 수 있다. 상술한 제1 센서(201)는 레이저, 전자기 유도 등을 이용하는 다양한 방식의 비 접촉식 변위 센서를 포함할 수 있다.
그리고, 제2 센서(202)는 진동체(13)가 진동함에 따라 자신의 수직 방향(D2)의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향(D2)의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향(D2)의 변위를 연산할 수 있다. 연산된 자신의 수직 방향(D2)의 변위는 보정 모듈(203)로 전달될 수 있다. 이러한 제2 센서(202)는 예를 들면, 3축 가속도 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 센서(201)와 제2 센서(202)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 모듈내에 통합되어 지지대(11)에 고정될 수 있으며, 지지대(11)가 진동함에 따라 지지대(11)의 진동량과 같은 진동량으로 함께 진동될 수 있다.
마지막으로, 보정 모듈(203)은 제2 센서(202)에서 연산된 수직 방향(D2)의 변위에 기초하여, 제1 센서(201)에서 측정된 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위(16)를 보정할 수 있다. 즉, 지지대(11)가 진동함에 따라 지지대(11)에 고정된 제1 센서(201)도 같은 량으로 진동하게 되며, 이러한 상태에서 제1 센서(201)가 측정한 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위는 부정확한 값이 될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 형태에 의하면, 제1 센서(201)와 제2 센서(202)를 하나의 모듈내로 통합한 후, 제1 센서(201)와 같은 진동량으로 진동하는 제2 센서(202)로부터 진동에 의한 변위를 구하고, 이를 제1 센서(201)에 의해 측정된 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위(16)를 보정하는데 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 제2 센서(202)는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수평 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산할 수 있다. 연산된 수평 방향의 변위는 보정 모듈(203)로 전달될 수 있다. 이후, 보정 모듈(203)은, 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 진동체(13)의 보정된 수직 방향의 변위를 출력할 수 있다. 이는 진동체(13)의 과도한 진동으로 인해 측정된 변위를 배제하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 변위 센서에 의해 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하고, 가속도 센서에 의해 측정된 가속도에 기초한 변위에 기초하여 변위 센서에 의해 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정함으로써, 진동체의 수직 방향의 변위를 더 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 변위 측정 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2에서 설명된 사항과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
우선, 제1 센서(201)는 하부에 위치한 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위(16)를 측정할 수 있으며, 측정된 진동체(13)의 수직 방향의 변위(16)를 보정 모듈(203)로 전달할 수 있다(S301). 상술한 제1 센서(201)는 레이저, 전자기 유도 등을 이용하는 다양한 방식의 비 접촉식 변위 센서를 포함할 수 있다.
그리고, 제2 센서(202)는 진동체(13)가 진동함에 따라 자신의 수직 방향(D2)의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향(D2)의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향(D2)의 변위를 연산할 수 있다(S302). 연산된 자신의 수직 방향(D2)의 변위는 보정 모듈(203)로 전달될 수 있다. 이러한 제2 센서(202)는 예를 들면, 3축 가속도 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 센서(201)와 제2 센서(202)는 하나의 모듈내에 통합되어 지지대(11)에 고정될 수 있으며, 지지대(11)가 진동함에 따라 같은 진동량으로 함께 진동될 수 있다.
마지막으로, 보정 모듈(203)은 제2 센서(202)에서 연산된 수직 방향(D2)의 변위에 기초하여, 제1 센서(201)에서 측정된 진동체(13)의 수직 방향(D2)의 변위를 보정할 수 있다(S303).
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 제2 센서(202)는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수평 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산할 수 있다. 연산된 수평 방향의 변위는 보정 모듈(203)로 전달될 수 있다. 이후, 보정 모듈(203)은, 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 진동체(13)의 보정된 수직 방향의 변위를 출력할 수 있다. 이는 진동체(13)의 과도한 진동으로 인해 측정된 변위를 배제하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 변위 센서에 의해 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하고, 가속도 센서에 의해 측정된 가속도에 기초한 변위에 기초하여 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정함으로써, 진동체의 수직 방향의 변위를 더 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 바닥 11: 지지대
12: 변위 센서 13: 회전체
14: 회전축 15: 레이저
16: 수직 방향의 변위 200: 변위 측정 장치
201: 제1 센서 202: 제2 센서
203: 보정 모듈 D1: 회전체의 회전 방향
D2: 수직 방향의 진동

Claims (8)

  1. 하부에 위치한 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하는 제1 센서;
    자신의 수직 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향의 변위를 연산하는 제2 센서; 및
    상기 제2 센서에서 연산된 수직 방향의 변위에 기초하여, 상기 제1 센서에서 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정하는 보정 모듈을 포함하며,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 하나의 모듈로 통합되어 지지대에 고정되며, 상기 지지대의 진동에 따라 함께 진동하고,
    상기 제2 센서는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 상기 측정된 수평 방향의 가속도를 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산하며,
    상기 보정 모듈은, 상기 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 상기 진동체의 보정된 수직 방향의 변위를 출력하는 변위 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동체는,
    일정한 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하는 변위 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는, 비 접촉식 변위 센서를 포함하며,
    상기 제2 센서는, 3축 가속도 센서를 포함하는 변위 측정 장치.
  5. 제1 센서에서, 그 하부에 위치한 진동체의 수직 방향의 변위를 측정하는 제1 단계;
    제2 센서에서, 자신의 수직 방향의 가속도를 측정하고, 측정된 수직 방향의 가속도를 이중 적분함으로써, 자신의 수직 방향의 변위를 연산하는 제2 단계; 및
    보정 모듈에서, 상기 제2 센서에서 연산된 수직 방향의 변위에 기초하여, 상기 제1 센서에서 측정된 진동체의 수직 방향의 변위를 보정하는 제3 단계를 포함하며,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 하나의 모듈로 통합되어 지지대에 고정되며, 상기 지지대의 진동에 따라 함께 진동하며,
    상기 제2 단계에서, 상기 제2 센서는, 자신의 수평 방향의 가속도를 측정하고, 상기 측정된 수평 방향의 가속도를 적분함으로써, 자신의 수평 방향의 변위를 연산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제3 단계에서, 상기 보정 모듈은, 상기 연산된 수평 방향의 변위가 일정값 이하인 경우에만 상기 진동체의 보정된 수직 방향의 변위를 출력하는 단계를 더 포함하는 변위 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진동체는,
    일정한 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하는 변위 측정 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 센서는, 비 접촉식 변위 센서를 포함하며,
    상기 제2 센서는, 3축 가속도 센서를 포함하는 변위 측정 방법.
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