KR101491512B1

KR101491512B1 - 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법

Info

Publication number: KR101491512B1
Application number: KR20140033161A
Authority: KR
Inventors: 이재명
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-02-11

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 다단 신축붐의 일 단부에 위치하고, 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 제1 모듈; 상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하고, 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 제2 모듈; 및 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 표시부를 포함하는 붐길이 측정 장치를 제공한다.
또한, (a) 다단 신축붐의 일 단부에 위치하는 제1 모듈이 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하는 제2 모듈이 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 단계; 및 (c) 표시부가 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 단계를 포함하는 붐길이 측정 방법을 제공한다.

Description

초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법{METHODE AND APPARATUS FOR MEASURING THE LENGTH OF A MULTI-SECTION TELESCOPIC BOOM BY USING ULTRASOUND}

본 발명은 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 붐의 상승 단에 위치한 모듈이 기초 단에 위치한 모듈로부터 트리거 신호를 수신하고, 초음파 신호를 기초 단에 위치한 모듈로 전송하여 측정 오차를 줄일 수 있는 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.

기중기나 고가 작업대(aerial work platform) 제조 산업에 사용되는 전형적인 붐은 다단으로 이루어져 있고, 붐의 길이는 이러한 붐의 단이 신장하고 수축함에 따라 변화한다. 붐의 길이가 하중을 들어 올리는데 연관된 하중 모멘트 특성과 다른 인자들에 영향을 미치기 때문에 붐의 길이를 측정하는 것은 용이하지 않은 점이 있다.

붐의 길이를 측정하는 하나의 기법에는 케이블(cable)과 릴(reel) 시스템을 사용하는 것이 있다. 릴은 붐의 기초단(basic section)에 장착된다. 케이블은 릴에 감기고 붐의 상승단(fly section)에 단단히 고정된다. 릴에 부착된 회전 센서(rotary sensor) 또는 다회전 전위차계(multi-turn potentiometer)가 릴의 감지된 회전을 기초로 붐의 길이를 측정한다. 전위차계, 회전 센서, 그리고 광학 회전 센서를 사용하는 몇몇의 다른 기법들이 또한 알려져 있다.

그러나 상기 언급된 케이블 및 릴 시스템과 같은 붐의 길이 측정 기법은 매우 비싸고, 거추장스러우며 케이블의 얽힘, 케이블의 파단 등의 고장 나기 쉽다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록 특허 제10-0354903호(다단 신축 붐의 길이를 측정하는 방법 및 장치)가 제시되었다. 그러나 '다단 신축 붐의 길이를 측정하는 방법 및 장치'에 의하면 길이 측정에 사용되는 측정 신호의 속도가 변하는 경우 발생되는 오차를 줄이는 구성까지는 제공하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 종래 기술인 다단 신축 붐의 길이를 측정하는 방법 및 장치에서 발생되는 오차를 최소화하기 위해 제안된 것으로서, 모듈 1에서 속도가 빠른 제1신호를 전송하고 모듈 2가 이를 수신하여 모듈 2로 제2신호를 발신하여 모듈 1이 제2신호를 수신하는 구성을 제공하여, 길이 측정에 사용되는 측정 신호의 속도가 변하는 경우 발생되는 오차를 최소화하는 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 개시된 기술의 제1 특징은 다단 신축붐의 일 단부에 위치하고, 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 제1 모듈; 상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하고, 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 제2 모듈; 및 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 표시부를 포함하는 붐길이 측정 장치를 제공한다.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 개시된 기술의 제2 특징은 (a) 다단 신축붐의 일 단부에 위치하는 제1 모듈이 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하는 제2 모듈이 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 단계; 및 (c) 표시부가 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 단계를 포함하는 붐길이 측정 방법을 제공한다.

이때, 상기 제1 신호는 RF(Radio Frequency) 신호이고, 상기 제2 신호는 초음파 신호인 것을 특징으로 하며, 상기 제1 모듈은 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 상기 다단 신축붐의 길이를 계산한다.

구체적으로, 상기 제1 신호의 속도를 v₁, 상기 제2 신호의 속도를 v₂, 상기 다단 신축붐의 길이를 L, 상기 제1 신호가 상기 제2 모듈에 도달하는 시간을 t₁, 상기 제2 신호가 상기 제1 모듈에 도달하는 시간을 t₂, 상기 제1 모듈이 상기 제1 신호 발신 후 상기 제2 신호를 수신하는데 까지 걸리는 시간을 t_s라고 하면, 상기 다단 신축붐의 길이는

에 의해 계산된다.

개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에 따른 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법에 의하면, 길이 측정에 사용되는 측정 신호의 속도가 변하는 경우 발생되는 오차를 최소화 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 붐 길이 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 붐 길이 측정 장치의 보여주는 블록도이다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 종래 기술인 다단 신축 붐의 길이를 측정하는 방법 및 장치에서 발생되는 오차를 최소화하기 위해 제안된 것으로서, 모듈 1에서 속도가 빠른 제1신호를 전송하고 모듈 2가 이를 수신하여 모듈 2로 제2신호를 발신하여 모듈 1이 제2신호를 수신하는 구성을 제공하여, 길이 측정에 사용되는 측정 신호의 속도가 변하는 경우 발생되는 오차를 최소화하는 초음파를 이용한 붐길이 측정 장치 및 측정 방법을 제공한다. 이하 도 1 및 도 2하를 참조하여 본 발명에 다하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 붐 길이 측정 장치의 블록도이다.

종래 기술에 따른 붐 길이 측정 방법은 속도가 다른 두개의 신호를 모듈 1에서 발신하고 모듈 2가 두 개의 신호의 도달 시간 차이를 다시 모듈 1로 발신하여 다단 신축 붐의 길이를 측정한다.

제1 신호의 속도를 v₁이라고 하고, 제2 신호의 속도를 v₂라고 하고, 다단 신축 붐의 길이를 L이라고 하고, 모듈 1에서 발신된 제1 신호가 모듈 2에 도달하는 시간을 t₁이라고 하고, 모듈 1에서 발신된 제2 신호가 모듈 2에 도달하는 시간을 t₂라고 하면, 다단 신축붐의 길이 L은 다음 수학식에 의해 계산된다.

(단, 제1 신호가 속도가 빠른 신호이고, 제2 신호가 속도가 느린 신호이다.)

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 붐 길이 측정 장치의 보여주는 블록도이다. 일 실시예에 따른 붐 길이 측정 장치(100)는 제1 모듈(110), 제2 모듈(120) 및 표시부(130)를 포함한다.

제1 모듈(110)은 다단 신축붐의 일 단부에 위치하고, 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신한다.

제2 모듈(120)은 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하고, 제1 신호를 수신하면 제2 신호를 제1 모듈(110)로 발신한다.

제1 신호는 속도가 빠른 신호로서 제2 모듈(120)이 제2 신호를 발신하게 하는 트리거 신호로 사용된다. 일예로 제1 신호는 RF(Radio Frequency) 신호일 수 있다. 실시예에 따라 제1 신호는 적외선 또는 가시광선 신호일 수 있다.

제2 신호는 제1 신호보다 느린 속도를 가지는 신호로서, 일 예로 초음파 신호일 수 있다.

제1 신호의 속도를 v₁이라고 하고, 제2 신호의 속도를 v₂라고 하고, 다단 신축 붐의 길이를 L이라고 하고, 제1 모듈 1(110)에서 발신된 제1 신호가 모듈 2에 도달하는

시간을 t₁이라고 하고, 제2 모듈(120)에서 발신된 제2 신호가 제1 모듈(110)에 도달하는 시간을 t₂라고 하면, 다단 신축붐의 길이 L은 다음 수학식에 의해 계산된다.

제2 신호로 사용되는 초음파 신호의 속도v₂는 온도, 습도 또는 기압 변화에 따라 속도의 변화가 큰 신호이다.

v₂의 변화를 수학식 1 및 수학식 2에 적용하면 각각 다음의 수학식으로 표현 가능하다.

종래 방법에 따르른 v₂의 변화에 따른 L 값의 변화 값(즉, 오차)은

에 반비례 한다.

이와 비교하여 본 발명에 따른 v₂의 변화에 따른 L 값의 변화 값은

에 반비례 한다.

즉, 본 발명에 따른 붐길이 측정 방법을 적용할 경우 종래보다 오차 값이 적어지는 것을 알 수 있다.

한편, 표시부(130)는 제1 신호의 발신 시간과 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 다단 신축붐의 길이 L을 표시한다.

이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 붐길이 측정 장치
110 : 제1 모듈
120 : 제2 모듈
130 : 표시부

Claims

다단 신축붐의 일 단부에 위치하고, 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 제1 모듈;
상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하고, 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 제2 모듈; 및
상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 표시부를 포함하는 붐길이 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 신호는 RF(Radio Frequency) 신호이고, 상기 제2 신호는 초음파 신호인 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 모듈은 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 상기 다단 신축붐의 길이를 계산하는 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 장치.
청구항 2에 있어서.
상기 제1 모듈은 상기 다단 신축붐의 하단부에 위치하고, 상기 제2 모듈은 상기 다단 신축붐의 상단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 계산부는, 상기 제1 신호의 속도를 v₁, 상기 제2 신호의 속도를 v₂, 상기 다단 신축붐의 길이를 L, 상기 제1 신호가 상기 제2 모듈에 도달하는 시간을 t₁, 상기 제2 신호가 상기 제1 모듈에 도달하는 시간을 t₂, 상기 제1 모듈이 상기 제1 신호 발신 후 상기 제2 신호를 수신하는데 까지 걸리는 시간을 t_s라고 하면,
상기 다단 신축붐의 길이는
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 장치.
(a) 다단 신축붐의 일 단부에 위치하는 제1 모듈이 제1 신호를 발신하고, 제2 신호를 수신하는 단계;
(b) 상기 다단 신축붐의 일 단부의 반대쪽 단부에 위치하는 제2 모듈이 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 신호를 상기 제1 모듈로 발신하는 단계; 및
(c) 표시부가 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 계산된 상기 다단 신축붐의 길이를 표시하는 단계를 포함하는 붐길이 측정 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 신호는 RF(Radio Frequency) 신호이고, 상기 제2 신호는 초음파 신호인 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 모듈은 상기 제1 신호의 발신 시간과 상기 제2 신호의 수신 시간의 차이에 근거하여 상기 다단 신축붐의 길이를 계산하는 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 방법.
청구항 7에 있어서.
상기 제1 모듈은 상기 다단 신축붐의 하단부에 위치하고, 상기 제2 모듈은 상기 다단 신축붐의 상단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 계산부는, 상기 제1 신호의 속도를 v₁, 상기 제2 신호의 속도를 v₂, 상기 다단 신축붐의 길이를 L, 상기 제1 신호가 상기 제2 모듈에 도달하는 시간을 t₁, 상기 제2 신호가 상기 제1 모듈에 도달하는 시간을 t₂, 상기 제1 모듈이 상기 제1 신호 발신 후 상기 제2 신호를 수신하는데 까지 걸리는 시간을 t_s라고 하면,
상기 다단 신축붐의 길이는
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 붐길이 측정 방법.